Abriebprüfung (DIN 53516)

Die Abriebprüfung nach DIN 53516 ist ein wichtiges Verfahren zur Charakterisierung des Verschleißverhaltens von Elastomeren. Sie bietet eine schnelle, einfache und präzise Methode zur Bewertung der Materialeigenschaften und -gleichmäßigkeit.

Acrylat-Kautschuk (ACM)

  • Beständig gegen: Sauerstoff, Ozon, hohe Temperaturen, Mineralöle
  • Schwach gegen: Wasser, Hydrolyse
  • Ähnlich: Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EACM, VAMAC)
  • EACM Vorteile: Bessere Festigkeit und Hitzebeständigkeit
  • EACM Nachteil: Schlechtere Mineralölbeständigkeit

Kurzfassung: ACM ist beständig gegen Hitze, Ozon und viele Öle, aber nicht gegen Wasser. EACM ist ähnlich, aber fester und hitzebeständiger, jedoch weniger ölbeständig

Adhäsion

Adhäsion ist die Haftkraft zwischen zwei Materialoberflächen. In der Elastomertechnik beschreibt sie die Verbindungsstärke von zwei Elastomeren oder Einlagematerialien, egal ob vulkanisiert oder nicht.

Alterung von Elastomeren

  • Veränderung der Eigenschaften durch äußere Einflüsse: Hitze, UV-Strahlen, Ozon, Chemikalien
  • Beschleunigung der Alterung: Versprödung, Zerfall
  • Verlangsamung der Alterung: Schutzatmosphäre aus reaktionsträgen Gasen

Kurzfassung:

Elastomere altern durch äußere Einflüsse. Dies führt zur Versprödung und im schlimmsten Fall zum Zerfall. Eine Schutzatmosphäre kann den Alterungsprozess verlangsamen.

Alterungsschutzmittel für Gummi: Schutz vor Umwelteinflüssen

Gummiprodukte sind in unserem Alltag allgegenwärtig, von Reifen und Schläuchen bis hin zu Dichtungen und Förderbändern. Doch im Laufe der Zeit können sie durch verschiedene Umwelteinflüsse in ihren Eigenschaften beeinträchtigt werden.

Antiknarzprofile

Antiknarzprofile reduzieren oder eliminieren unerwünschte Geräusche wie Knarzen, Quietschen und Scheuern, die häufig bei der Verbindung von Kunststoffbauteilen auftreten. Sie erreichen dies durch:

  • Ausgleichen von Spaltmaßen und Toleranzen: Die Profile füllen kleine Lücken zwischen den Bauteilen und sorgen so für eine gleichmäßige Auflagefläche.
  • Entkopplung der Bauteile: Durch die elastischen Eigenschaften der Profile werden Vibrationen und Stöße absorbiert, die sonst zu Knarzgeräuschen führen könnten.

ASTM

ASTM steht für ASTM International, früher American Society for Testing and Materials.Es handelt sich um eine internationale Normungsorganisation mit Sitz in West Conshohocken, Pennsylvania, USA. Die Organisation entwickelt und veröffentlicht technische Standards für Materialien, Produkte, Systeme und Dienstleistungen auf freiwilliger Basis im Konsensverfahren: https://en.wikipedia.org/wiki/ASTM_International.

Die Normen von ASTM International tragen weltweit dazu bei, die Qualität und Sicherheit von Produkten zu verbessern und den Welthandel zu vereinfachen [indem sie gemeinsame Grundlagen für verschiedene Produkte schaffen]. Insgesamt gibt es über 12.000 ASTM-Normen, die in allen möglichen Bereichen Anwendung finden [vom Bauwesen bis hin zu Medizinprodukten].

Auslegung von statischen O-Ringen

Die Auswahl und Auslegung von statischen O-Ringen ist ein wichtiger Faktor für die zuverlässige Funktion und Dichtheit einer Vielzahl von Anwendungen. In diesem Text werden die wichtigsten Aspekte der O-Ring-Auslegung detailliert beschrieben, um ein umfassendes Verständnis zu vermitteln.

Elastomer Typ: Der Elastomer Typ, aus dem der O-Ring gefertigt wird, ist von entscheidender Bedeutung für die Verträglichkeit mit dem abzudichtenden Medium, die Beständigkeit gegen Druck und Temperatur sowie die mechanischen Eigenschaften.

  • Medienbeständigkeit: Das Elastomer muss gegenüber dem abzudichtenden Medium beständig sein, um eine chemische Reaktion und Material Degradation zu vermeiden. Verschiedene Elastomere bieten unterschiedliche chemische Beständigkeiten.
  • Extrusion Beständigkeit: Bei hohem Druck kann der O-Ring in den Dichtspalt extrudieren. Extrusion Beständige Elastomere mit hoher Härte und geringer Duktilität sind in diesen Anwendungen erforderlich.
  • Maximaler Druck: Der O-Ring muss den maximalen Druck in der Anwendung ohne Versagen aushalten können. Die Druckbeständigkeit hängt von der Materialeigenschaft, der Härte und der Dimensionierung des O-Rings ab.
  • Temperaturbereich: Der O-Ring muss im gesamten Temperaturbereich der Anwendung funktionsfähig bleiben. Die Materialeigenschaften und die Elastizität von Elastomeren verändern sich mit der Temperatur.

Druckverformungsrest: Der Druckverformungsrest beschreibt die bleibende Verformung des O-Rings nach einer definierten Kompression unter Druck und Temperatur. Ein geringer Druckverformungsrest ist wünschenswert, um eine dauerhafte Dichtfunktion zu gewährleisten.

  • Geringerer Druckverformungsrest = bessere Dichtfunktion: Ein O-Ring mit geringem Druckverformungsrest behält seine Rückstellkraft besser und dichtet zuverlässiger ab.
  • Erhöht sich mit Temperatur und Zeit: Die Rückstellkraft des O-Rings nimmt mit zunehmender Temperatur und Zeit ab, was zu einem höheren Druckverformungsrest führt.
  • Minimale Verpressung von 10% empfohlen: Um eine ausreichende Rückstellkraft zu gewährleisten, sollte der O-Ring im eingebauten Zustand um mindestens 10% verpresst sein.

Zugfestigkeit, Dehnung, Modul: Die Zugfestigkeit, Dehnung und die Module beschreiben die mechanischen Eigenschaften des Elastomers und sind wichtige Kennwerte für die Qualität und die Widerstandsfähigkeit des O-Rings.

  • Zugfestigkeit: Die maximale Spannung, die der O-Ring beim Dehnen bis zum Bruch aushält.
  • Dehnung: Die maximale Verlängerung des O-Rings vor dem Bruch.
  • Modul: Die Kraft, die erforderlich ist, um den O-Ring um einen bestimmten Betrag zu dehnen.

Diese Eigenschaften spielen eine Rolle bei der Beurteilung der Einwirkung von chemischen und thermischen Einflüssen auf den O-Ring und dessen Eignung für die spezifischen Anforderungen der Anwendung.

Weiterreißfestigkeit: Die Weiterreißfestigkeit beschreibt die Widerstandsfähigkeit des O-Rings gegen Rissausbreitung. Eine hohe Weiterreißfestigkeit ist wichtig, um ein Versagen des O-Rings bei mechanischer Beanspruchung zu verhindern.

  • Relativ gering bei den meisten Elastomeren: Die Weiterreißfestigkeit von Elastomeren ist im Vergleich zu anderen Materialien relativ gering.
  • Hinweis auf Abriebbeständigkeit: Eine geringe Weiterreißfestigkeit kann ein Indikator für eine geringe Abriebbeständigkeit sein, was zu vorzeitigem Verschleiß des O-Rings in dynamischen Anwendungen führen kann.

Volumenänderung: Elastomere können durch Kontakt mit Medien ihr Volumen verändern. Diese Volumenänderung kann als Quellung (Zunahme) oder Schrumpfung (Abnahme) auftreten.

  • Quellung durch Aufnahme von Gasen oder Flüssigkeiten: Die Aufnahme von Gasen oder Flüssigkeiten kann zu einer Quellung des O-Rings führen.
  • Schrumpfung durch Abgabe von Stoffen: Durch die Abgabe von Stoffen an das Medium kann der O-Ring schrumpfen.
  • In statischen Anwendungen kann extreme Quellung toleriert werden: In statischen Anwendungen, in denen der O-Ring nicht bewegt wird, kann eine extreme Quellung toleriert werden, solange die Funktion der Dichtung nicht beeinträchtigt wird.

Baugruppe

Was ist eine Baugruppe?

Eine Baugruppe ist eine Einheit, die aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist. Im Gegensatz zu einem Einzelteil, welches nicht zerstörungsfrei zerlegt werden kann, ist eine Baugruppe in der Regel wieder zerlegbar.

Beispiel:

Ein Kunststoffgehäuse, das aus Ober- und Unterteil sowie einer eingelegten losen Dichtung besteht, kann als Baugruppe betrachtet werden.

Vorteile von Baugruppen:

  • Geringerer logistischer Aufwand: Durch die Zusammenfassung von Einzelteilen zu Baugruppen kann der logistische Aufwand (Anlieferung, Lagerung, Montage etc.) erheblich verringert werden.
  • Vereinfachte Handhabung: Baugruppen sind einfacher zu handhaben und zu montieren als Einzelteile.
  • Verbesserte Qualität: Durch die Integration von Einzelteilen in eine Baugruppe kann die Qualität des Endprodukts gesteigert werden.
  • Geringere Kosten: Die Verwendung von Baugruppen kann zu geringeren Kosten führen, da die Anzahl der Einzelteile und der damit verbundene Montageaufwand reduziert wird.

Chemische Beständigkeit

Die chemische Beständigkeitsliste hilft Konstrukteuren bei der Auswahl des richtigen Elastomers für verschiedene Chemikalien. Sie ist sehr umfangreich, aber nicht vollständig.

Die Beständigkeit wird in vier Kategorien eingeteilt:

  1. Keine bis geringe Veränderung (sehr gut)
  2. Geringe bis mäßige Veränderung (gut)
  3. Mäßige bis starke Veränderung (mäßig)
  4. Nicht empfohlen/schlecht

Die Volumenquellung ist ein Indikator für die chemische Beständigkeit, aber nicht der einzige Faktor. In dynamischen Anwendungen ist eine Quellung von bis zu 15% akzeptabel.

Höhere Verpressungen führen jedoch zu:

  • Starker Zunahme der Reibung
  • Abnahme der Belastbarkeit
  • Abnahme des Abriebwiderstandes

Compound

Compound – ein Begriff, der in der Chemie und Materialwissenschaft für die Zusammensetzung einer Mischung steht, vergleichbar mit einem Rezept für ein perfektes Gericht. Doch im Gegensatz zum Kochen ist die Erstellung eines Compounds eine komplexe Aufgabe, die Chemikern und Ingenieuren alles abverlangt.

Die Zutaten Vielfalt:

Stellen Sie sich vor, Sie haben Zugriff auf eine Speisekammer mit 25 verschiedenen Getreidesorten, unzähligen Gewürzen und Ölen sowie über 100 Zutaten für die Haltbarkeit und Verfeinerung. So ähnlich sieht die Auswahl an Bestandteilen für einen Compound aus. Kautschukarten, Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Vernetzung Chemikalien – die Möglichkeiten scheinen endlos.

Individuelle Anpassung:

Jedes Compound ist einzigartig, denn es wird an die spezifischen Anforderungen des Werkstoffs angepasst. Je nach Einsatzzweck und gewünschten Eigenschaften variieren die Bestandteile und ihre Menge. Mal sind es sieben, mal mehr als zehn Zutaten, die miteinander kombiniert werden, um ein perfektes Material zu schaffen.

Die Kunst der Compoundierung:

Die Erstellung eines Compounds ist mehr als nur das Zusammenmischen von Zutaten. Es ist ein fein abgestimmtes Zusammenspiel von Wissen, Erfahrung und Intuition. Chemiker und Ingenieure müssen die Eigenschaften der einzelnen Bestandteile genau kennen und verstehen, wie sie miteinander interagieren. Nur so lässt sich ein Compound entwickeln, der den hohen Anforderungen der modernen Welt gerecht wird.

Vom Labor in die Anwendung:

Compounds finden sich in allen Lebensbereichen wieder – von Autoreifen über Baumaschinen bis hin zu medizinischen Implantaten. Sie sind die Grundlage für innovative Produkte und tragen zu unserem technologischen Fortschritt bei.

Einblick in die Komplexität:

Die Welt der Compounds ist faszinierend und komplex. Mit diesem Text hoffe ich, Ihnen einen kleinen Einblick in diese Welt gegeben zu haben und die Bedeutung dieser maßgeschneiderten Materialmischungen für unsere moderne Gesellschaft verdeutlicht zu haben.

Compounding

Compounding ist ein komplexer Prozess, der die Herstellung von Gummimischungen mit vielfältigen Eigenschaften ermöglicht. Durch die Auswahl und Dosierung der Rohstoffe lassen sich maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Anwendungen realisieren.

Beispiel:

  • Reifen: Für Reifen wird eine Mischung mit hohem Härtegrad und Verschleißfestigkeit benötigt.
  • Dichtungen: Dichtungen müssen elastisch und gleichzeitig beständig gegen verschiedene Medien sein.

CR

Chloropren-Kautschuk (CR) ist ideal für Anwendungen, die hohe Ozon-, Witterungs-, Alterungs- und Salzwasserbeständigkeit erfordern. Spezielle Schutzmittel in der Gummimischung gewährleisten diese Eigenschaften. CR ist mäßig ölbeständig, aber gut geeignet für den Einsatz mit Kältemitteln wie Ammoniak oder Alkohol.

CR überzeugt mit guten mechanischen Eigenschaften und ist selbstverlöschend aufgrund seines hohen Chlorgehalts. Das bedeutet, dass es in der Flamme brennt, aber nach Entfernen der Flamme erlischt.

Der Einsatzbereich liegt zwischen -40°C und +100°C. CR findet häufig Verwendung als Werkstoff für Dichtungen und O-Ringe, wenn Kältemittel im Spiel sind oder hohe Alterungsbeständigkeit gefordert ist. Auch in Bereichen mit Brandgefahr wird CR aufgrund seiner Flammwidrigkeit gerne eingesetzt.

CSM

CSM ist ein unvernetztes, weichmacherfreies Polyethylen mit guter Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit. 

Es ist in verschiedenen Varianten erhältlich, die durch Chlor- oder Schwefelgruppen modifiziert werden. Die genauen Eigenschaften sind daher materialabhängig und können den technischen Datenblättern entnommen werden. 

CSM ist einsetzbar in einem Temperaturbereich von -30 bis +120°C und findet Anwendung in Kabelummantelungen, säurebeständigen Schläuchen, Behälterauskleidungen, Dichtungen und Membranen.

Cured-In-Place-Gasket (CIPG)

Vor der Vulkanisation:

Die Dichtmasse wird in flüssigem oder pastösen Zustand auf das zu dichtende Bauteil aufgebracht. Roboter oder Koordinatentische gewährleisten präzise Raupe Applikation.

Vulkanisation:

In einem Trockenschrank oder IR-Kanal härtet die Dichtmasse aus. Ein Tempern ist meist nicht notwendig.

Sichere Haftung:

Die Dichtung verbindet sich fest mit dem Bauteil und ist verliersicher.

Werkstoffe:

  • RTV-1- und RTV-2-Silikon
  • PUR-Typen

Deformation

Produkte können durch verschiedene Einflüsse ihre Form verändern. Zwei wichtige Arten der Umformung sind:

  1. Elastische Deformation:
  • Reversibel: Das Produkt kehrt nach der Belastung in seine ursprüngliche Form zurück.
  • Beispiel: Ein Gummiband, das gedehnt und dann losgelassen wird.
  1. Plastische Deformation:
  • Permanent: Das Produkt behält die neue Form auch nach der Belastung bei.
  • Beispiel: Ein Knetgummi, das zu einer Kugel geformt wird.

Die Umformung von Produkten ist ein wichtiger Prozess in vielen Bereichen der Industrie und des Alltags. 

Durch die gezielte Anwendung von Zug- und Druckkräften können Materialien in die gewünschte Form gebracht werden.

 Die Unterscheidung zwischen elastischer und plastischer Deformation ist dabei wichtig, um die Eigenschaften des Materials und die Auswirkungen der Umformung zu verstehen.

Anwendung:

Die Umformung von Produkten findet in vielen Bereichen Anwendung, z. B.:

  • Herstellung von Werkzeugen und Maschinen: Metallteile werden durch Umformung in die gewünschte Form gebracht.
  • Verarbeitung von Kunststoffen: Folien, Rohre und andere Kunststoffprodukte werden durch Umformung hergestellt.
  • Recycling: Materialien wie Aluminium und Glas können durch Umformung wiederverwertet werden.

Dehnung

Die Dehnbarkeit von Gummi ist eine wichtige Eigenschaft, die bei der Materialprüfung berücksichtigt wird. Sie beschreibt, wie viel sich ein Gummiband unter Belastung verformen kann, bevor es reißt.

Messung der Dehnung:

  • Ursprüngliche Länge: Die Länge des Gummibandes im Ruhezustand wird gemessen.
  • Belastung: Das Gummiband wird mit einer Kraft oder Temperaturänderung belastet.
  • Veränderung der Länge: Die neue Länge des Gummibandes unter Belastung wird gemessen.
  • Dehnung: Die Dehnung wird in Prozent der ursprünglichen Länge berechnet.

Dehnungsarten:

  • Verlängerung: Das Gummiband wird gedehnt.
  • Verkürzung: Das Gummiband wird gestaucht.

Bruchdehnung:

Die Bruchdehnung ist ein spezielles Maß für die Dehnbarkeit. Sie gibt an, wie viel sich ein Gummiband maximal dehnen kann, bevor es zerreißt. Die Bruchdehnung wird ebenfalls in Prozent angegeben.

Druckbeständigkeit

Was ist Druckbeständigkeit?

Die Druckbeständigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Materials, hohen Drücken standzuhalten, ohne zu verformen oder zu versagen.

Warum ist Gummi besonders druckbeständig?

Naturkautschuk, der Hauptbestandteil von Gummi, hat eine extrem geringe räumliche Verdichtbarkeit. Das bedeutet, dass es sich unter Druck nur sehr wenig komprimieren lässt. Wenn eine Kraft auf Gummi ausgeübt wird, kann dieser nach allen Seiten ausweichen und so die Energie des Drucks aufnehmen.

Wie nutzt man die Druckbeständigkeit von Gummi?

Genau diese Eigenschaft macht Gummi ideal für Anwendungen, in denen hohe Drücke absorbiert werden müssen, z. B.:

  • Dämpfung von Vibrationen: Gummilagerungen in Motoren und Maschinen reduzieren störende Schwingungen und sorgen für einen ruhigen Lauf.
  • Absorption von Stoßbelastungen: Gummi Puffer und Stoßdämpfer schützen empfindliche Geräte vor Beschädigungen durch Stöße und Erschütterungen.
  • Abdichtungen: Gummidichtungen verhindern das Austreten von Flüssigkeiten und Gasen unter hohem Druck.

Druckverformungsprüfung

Verformung unter Druck – Wie Elastomere ihre Form zurückgewinnen

Dieser Test untersucht, wie gut ein Elastomer (z.B. ein Dichtungsmaterial) nach einer Kompression zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt. Dazu wird ein standardisierter Prüfkörper des Elastomers für eine bestimmte Zeitspanne unter Druck gesetzt.

Härtetest unter realen Bedingungen

Oftmals wird der Test bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um das Verhalten von Dichtungen im Einsatz zu simulieren. So lässt sich die Rückstellkraft des Materials unter realen Bedingungen besser vorhersagen.

Ergebnisse und Bedeutung

Der Druckverformungsrest gibt Aufschluss darüber, wie viel Prozent der Verformung nach der Entlastung dauerhaft bleibt. Ein hoher Wert deutet darauf hin, dass das Material sich nicht vollständig zurückbildet und somit unter Druck seine Form verändert.

Elastomer-Qualität auf dem Prüfstand

Die Druckverformungsprüfung ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Elastomeren. Sie hilft dabei, die Materialeigenschaften zu beurteilen und sicherzustellen, dass die Dichtungen den Anforderungen im späteren Einsatz gerecht werden.

Druckverformungsrest

Der Druckverformungsrest (DVR) misst, wie viel ein Elastomer nach langer Kompression nicht in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.

So funktioniert’s:

  1. Ein Elastomer-Probekörper wird komprimiert (z.B. 25%).
  2. Nach einer definierten Zeit (z.B. 24h) wird die Entspannung gemessen.
  3. Der DVR berechnet sich aus der nicht zurückgebildeten Strecke im Verhältnis zur komprimierten Strecke.

DVR-Prüfung:

  • Varianten: Raumtemperatur, tiefere/höhere Temperaturen, unterschiedliche Belastungszeiten
  • Übliche Bedingungen: 72 Std./Raumtemperatur, 24 Std./70°C

Andere Bezeichnung: Compression-Set

DVR-Wert:

  • Niedriger Wert: Gute Rückstellfähigkeit des Elastomers
  • Hoher Wert: Geringe Rückstellfähigkeit, bleibende Verformung

Anwendungsbereiche:

  • Dichtungen: Vermeidung von Leckagen
  • Dämpfungselemente: Sichere Funktion auch nach langer Belastung

Fazit:

Der Druckverformungsrest ist ein wichtiges Qualitätskriterium für Elastomere, um ihre Langzeitstabilität unter Druck zu beurteilen.

Druckversuch

Der Druckversuch ist ein unverzichtbares Werkzeug in der Materialwissenschaft. Mit ihm lässt sich präzise bestimmen, wie verschiedene Werkstoffe unter Druckbelastung reagieren. So wird die Entwicklung von sicheren und effizienten Bauteilen und Strukturen ermöglicht.

Tiefer Einblick in Materialeigenschaften:

Im Fokus des Druckversuchs stehen die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen unter homogener, einachsiger Druckspannung. Durch die gezielte Stauchung einer zylindrischen Probe mit definiertem Querschnitt werden wertvolle Daten gewonnen, die Aufschluss geben über:

  • Druckfestigkeit: Wie viel Druck hält der Werkstoff maximal aus, bevor er versagt?
  • Elastizitätsmodul: Wie stark verformt sich der Werkstoff unter Druck und kehrt danach in seine ursprüngliche Form zurück?
  • Plastizität: In welchem Umfang behält der Werkstoff seine Verformung nach Druckentlastung bei?
  • Fließgrenze: Ab welchem Druckpunkt beginnt der Werkstoff irreversibel zu fließen?

Präzise Messung und anschauliche Darstellung:

Während der Stauchung der Probe wird die Druckkraft kontinuierlich gemessen. Diese Daten werden in einer Druckkraft-Stauchungskurve visualisiert. Diese Kurve dient als „Fingerabdruck“ des Materialverhaltens unter Druck und ermöglicht eine tiefgreifende Analyse seiner Eigenschaften.

Elastizität

Elastizität beschreibt die bemerkenswerte Eigenschaft eines Materials, nach einer Verformung durch Krafteinwirkung wieder in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.

Zwei Haupttypen der Elastizität:

  1. Linear-elastisches Verhalten: In diesem Bereich verhält sich das Material proportional zur Belastung. Je stärker die Kraft, desto größer die Verformung. Die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung ist linear, wie bei einer gespannten Feder.
  1. Nicht-linear-elastisches Verhalten: Hier ist die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung komplexer. Die Verformung steigt nicht proportional zur Kraft an. Ein Beispiel dafür ist die Gummielastizität. Bei geringer Dehnung zeigt Gummi lineares Verhalten. Bei stärkerer Dehnung nimmt die Steifigkeit zu, und die Spannung steigt überproportional zur Dehnung.

Elastomere

Elastomere sind eine Gruppe von Kunststoffen, die sich durch ihre Elastizität und Flexibilität auszeichnen. Sie sind weich bis hart und können bei Kälte glashart gefrieren, während sie sich bei Wärmeeinwirkung wieder elastisch verformen lassen. Nach einer Druckbelastung kehren Elastomere nahezu in ihre ursprüngliche Form zurück.

Verschiedene Arten von Elastomeren:

Es gibt verschiedene Arten von Elastomeren, die sich in ihren Eigenschaften und Einsatzgebieten unterscheiden. Zu den gebräuchlichsten Elastomeren zählen:

  • EPDM: EPDM ist ein synthetisches Elastomer, das witterungsbeständig, alterungsbeständig und ozonbeständig ist. Es wird häufig für Dichtungen, Schläuche und Folien verwendet.
  • NBR: NBR ist ein synthetisches Elastomer, das beständig gegen Öle, Fette und Kraftstoffe ist. Es wird häufig für Dichtungen, Schläuche und O-Ringe verwendet.
  • CR: CR ist ein synthetisches Elastomer, das beständig gegen Hitze, Chemikalien und Ozon ist. Es wird häufig für Dichtungen, Schläuche und Förderbänder verwendet.
  • Silikon: Silikon ist ein synthetisches Elastomer, das biokompatibel, temperaturbeständig und elastisch ist. Es wird häufig für Dichtungen, Schläuche, Implantate und Schutzausrüstung verwendet.

Elastomer-Charakteristika

Formteile, O-Ringe und Dichtungen aus Elastomeren spielen in zahlreichen Bereichen eine wichtige Rolle. Um Ausfälle, Fehler und Risiken zu minimieren, ist ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard unerlässlich.

Die Grundlage dafür bildet eine permanente, strenge Mischung Kontrolle. Rohstoffe, Kautschukmischungen und Vulkanisate werden auf verschiedene Weise geprüft, um sicherzustellen, dass sie den hohen Anforderungen entsprechen.

Exakt definierte Prüfmethoden und Prüfkörper sind maßgeblich für vergleichbare Untersuchungsergebnisse. In Deutschland dienen die DIN-Vorschriften als Richtmaß. Ersatzweise können auch die amerikanischen ASTM-Normen angewendet werden.

Verschiedene Charakteristika von Elastomeren werden durch wichtige Prüfverfahren ermittelt. Diese Prüfungen werden – sofern nicht anders angegeben – bei Raumtemperatur durchgeführt.

Elastomere Lagerung

Elastomere sind Kunststoffe, die sich durch ihre Dehnbarkeit und Elastizität auszeichnen. Um ihre Eigenschaften über einen langen Zeitraum zu erhalten, ist eine sachgemäße Lagerung wichtig.

Einflussfaktoren auf die Lagerung

Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Lagerung von Elastomeren sind:

  • Temperatur: Die optimale Lagertemperatur liegt zwischen +15°C und +25°C. Temperaturen unter -10°C sollten vermieden werden, da diese die Elastomere erstarren lassen und spröde machen können.
  • Feuchtigkeit: Die relative Luftfeuchtigkeit sollte unter 65% liegen. Bei höherer Luftfeuchtigkeit kann es zu Kondensation an den Elastomeren kommen, was zu Schimmelbildung und Korrosion führen kann.
  • Licht: Elastomere sollten vor direktem Sonnenlicht und intensivem künstlichem Licht mit hohem UV-Anteil geschützt werden. UV-Licht kann die Elastomere zersetzen und zu Rissen und Verfärbungen führen.
  • Sauerstoff und Ozon: Elastomere sollten vor Luftzug und Ozon geschützt werden. Ozon kann die Elastomere angreifen und zu Rissen und Alterung führen.
  • Lösungsmittel, Kraftstoffe, Schmierstoffe, Chemikalien, Säuren, Desinfektionsmittel: Diese Stoffe können Elastomere angreifen und sollten daher nicht in der Nähe von Elastomeren gelagert werden.
  • Verformungen: Elastomere sollten spannungsfrei gelagert werden. Zug, Druck oder sonstige Verformungen können zu bleibenden Verformungen und Rissen führen.
  • Kontakt mit bestimmten Metallen: Kupfer und Mangan können Elastomere angreifen. Daher sollten Elastomere nicht in Kontakt mit diesen Metallen kommen.

Elastomerprüfungen

Kontinuierliche Mischungskontrolle ist der Schlüssel zu gleichbleibend hohen Qualitätsstandards bei Elastomeren. Um diese zu gewährleisten, werden Rohstoffe, Kautschukmischungen und Vulkanisate gründlich geprüft.

Vergleichbare und zuverlässige Ergebnisse werden durch die Verwendung von exakt definierten Prüfmethoden und Prüfkörpern erzielt. In Deutschland sind die DIN-Vorschriften bindend, alternativ können die amerikanischen ASTM-Normen herangezogen werden.

Wichtige Prüfverfahren:

  • Zerstörungsfreie Prüfverfahren:
    • Eingangskontrolle
    • Abnahmeprüfung
    • Qualitätssicherung in der Produktion
  • Zerstörende Prüfverfahren:
    • Mechanische Prüfungen
    • Technologische Prüfungen
    • Chemische Prüfungen

Elastomerprüfungen liefern wichtige Informationen über die Materialeigenschaften und Verarbeitungsparameter. Sie sind somit ein unverzichtbares Werkzeug zur Qualitätssicherung und Optimierung von Elastomerprodukten.

EPDM

EPDM steht für Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und ist ein synthetischer Kautschuk mit hervorragenden Eigenschaften:

  • Elastizität: EPDM ist sehr dehnbar und flexibel, ideal für Anwendungen, die Bewegung erfordern.
  • Alterungsbeständigkeit: EPDM trotz Witterungseinflüssen wie UV-Strahlung und Ozon, ohne zu spröde oder rissig zu werden.
  • Chemikalienbeständigkeit: EPDM ist beständig gegen viele Chemikalien, verdünnte Säuren und Sauerstoff.
  • Temperaturbeständigkeit: EPDM behält seine Eigenschaften in einem breiten Temperaturbereich von -30 °C bis +120 °C.
  • Vernetzbarkeit: EPDM kann mit Schwefel oder Peroxiden vernetzt werden, um seine Eigenschaften zu verbessern.

Epichlor-Hydrin-Kautschuk

Epichlor-Hydrin-Kautschuk, kurz ECO, vereint die Vorteile von NBR-Kautschuk in puncto Mineralölbeständigkeit und geringem Druckverformungsrest mit einer gleichzeitig hohen Witterungs- und Ozonbeständigkeit.

ECO ist allerdings in der Verarbeitung etwas aufwendiger, da die Vulkanisationszeiten relativ lang sind und meist ein Nachtempern der vulkanisierten Teile erforderlich ist.

Der Einsatzbereich von ECO liegt temperaturmäßig zwischen -40°C und +120°C.

Typische Anwendungen für ECO sind Dichtungen, Membranen, Schläuche und Walzenbezüge. Diese kommen immer dann zum Einsatz, wenn sowohl eine gute Beständigkeit gegen Mineralöle als auch gegen Witterungseinflüsse und Ozon gefordert ist.

Ermüdung

Stellen Sie sich vor, Sie biegen einen Draht immer wieder an derselben Stelle hin und her. Irgendwann, ganz plötzlich, bricht er. Was passiert ist, ist Materialermüdung.

Was ist Materialermüdung?

Einfach gesagt, ist es der Verschleiß eines Materials durch ständige Belastung. Selbst wenn die Belastung eigentlich zu gering ist, um das Material zu zerstören, kann sie über die Zeit zu Rissen und schließlich zum Versagen führen.

Warum ist Materialermüdung so gefährlich?

Sie ist tückisch, weil sie schleichend voranschreitet. Oftmals gibt es keine vorherigen Anzeichen, bis es zu spät ist.

Wo tritt Materialermüdung auf?

Überall, wo Materialien ständig belastet werden. Beispiele sind:

  • Flugzeuge: Die Tragflächen werden durch die Luftströmung ständig belastet.
  • Autos: Die Achsen und Federn durch die Unebenheiten der Straße.
  • Maschinen: Bauteile wie Zahnräder und Wellen durch die ständige Bewegung.

Extruder 

Ein Extruder ist ein massives Gerät, das in der Industrie eingesetzt wird, um verschiedene Materialien, wie Kunststoffe, Gummi und Lebensmittel, zu verarbeiten. Das Funktionsprinzip ist simpel, aber effektiv: In einem beheizbaren Metallzylinder befindet sich eine Förderschnecke, die kontinuierlich rotiert. 

Diese Schnecke nimmt das Material am Eingang des Zylinders auf, welches in kaltem und zähem Zustand vorliegt. Durch die Rotation der Schnecke und die hohe Temperatur im Zylinder wird das Material erhitzt und gleichzeitig homogenisiert.

Am Ende des Zylinders befindet sich eine formgebende Öffnung, auch Spritzscheibe genannt. Durch diese Öffnung wird das Material unter hohem Druck extrudiert, also herausgepresst. Je nach Form der Spritzscheibe entsteht so ein Profil, ein Schlauch oder ein anderes Produkt.

Der Extruder ist ein vielseitiges Werkzeug, das in zahlreichen Industriezweigen Anwendung findet. So werden zum Beispiel Rohre, Fensterrahmen, Folien, Schläuche und Reifen mit Hilfe von Extrudern hergestellt. Auch in der Lebensmittelindustrie kommen Extruder zum Einsatz, um beispielsweise Teigwaren, Nudeln und Cerealien zu produzieren.

Der große Vorteil der Extrusion liegt in der kontinuierlichen Verarbeitung, die eine hohe Produktivität ermöglicht. Durch die präzise Steuerung der Prozessparameter können Produkte mit genau definierten Eigenschaften hergestellt werden.

FFKM

FFKM, auch bekannt als Krevolast, ist ein Hochleistungselastomer mit ausgezeichneten chemischen Eigenschaften. Es ähnelt in seiner Beständigkeit PTFE und vereint diese mit den elastischen Eigenschaften von FPM.

Besondere Eigenschaften:

  • Sehr hohe chemische Beständigkeit
  • Extreme Temperaturbeständigkeit (bis zu +330°C)
  • Gute mechanische Eigenschaften
  • Elastizität
  • Langzeitgebrauch

FFKM ist ein hochwertiger Werkstoff für anspruchsvolle Anwendungen. Seine hervorragende chemische und thermische Beständigkeit macht ihn zu einem unverzichtbaren Material in der Chemie- und Arzneimittelindustrie.

Flachdichtung 

Flachdichtungen sind unverzichtbare Elemente im Apparate- und Rohrleitungsbau. Sie dienen als statische Dichtungen, um zuverlässige Medien abzudichten und Leckagen zu vermeiden.

Vielfalt in Form und Material:

Die Eigenschaften von Flachdichtungen variieren je nach Anwendungsbereich. Sowohl die Form als auch das Material werden an die spezifischen Anforderungen angepasst. So kommen beispielsweise unterschiedliche Werkstoffe wie Gummi, Kunststoff, Kork oder Metall zum Einsatz.

Kostengünstig und flexibel:

Aufgrund ihrer einfachen Form sind Flachdichtungen besonders preiswert in der Herstellung. Sie werden häufig als Stanzteile produziert oder mit modernsten Verfahren wie dem Wasserstrahlschneiden gefertigt.

Ein Klassiker: die Unterlegscheibe

Eine besonders verbreitete Form der Flachdichtung ist die Unterlegscheibe. Sie findet Anwendung in Schraubverbindungen, um die Auflagefläche zu vergrößern und gleichzeitig eine Abdichtung zu gewährleisten.

Formed-In-Place-Foamed-Gaskets (FIPFG)

Formed-In-Place-Foamed-Gaskets (FIPFG) ist ein Verfahren zur Herstellung von kompressiblen Dichtungen auf Bauteilen. Dabei wird eine Dichtungsraupe auf das Bauteil aufgetragen und anschließend vulkanisiert. Die Dichtung haftet dann fest auf dem Substrat und kann nach der Vulkanisation verbaut werden. Die Dichtigkeit wird durch teilweise Verpressung der Dichtung erreicht.

Werkstoffe: Für FIPFG werden hauptsächlich Silikon- und PU-Schäume verwendet.

Vorgehensweise:

  1. Mischen der Komponenten: Die Komponenten A und B des Dichtungsschaums werden im dynamischen Mischer verarbeitet.
  1. Auftragen der Mischung: Die Mischung wird in fließfähiger oder standfester Form mit einem Roboter oder Koordinatentisch auf die abzudichtenden Teile aufgebracht.
  1. Aufschäumen: Auf den Teilen schäumt das Material auf und erreicht etwa das 2- bis 4-fache Volumen.
  1. Vulkanisation: Die Reaktion findet bei Raumtemperatur statt und ist leicht exotherm. Je nach System ist die Dichtung in Minuten bis Stunden vollständig vulkanisiert.
  1. Verbau: Nach der Vulkanisation kann die Dichtung verbaut werden.

Vorteile:

  • Kompressible Dichtung
  • Geringe Schließkräfte
  • Geschlossenzelliger Schaum
  • Hohe Toleranzen bei großen Dimensionen Schwankungen
  • Automatische Applikation

Nachteile:

  • Nicht geeignet bei Abdichtungen flüssiger Medien (z. B. Öle, Kühlmittel)
  • Hoher Maschinenaufwand
  • Verarbeitungsbedingungen müssen speziell auf Anwendungen eingestellt werden

Formed-In-Place-Gasket (FIPG)

Formed-In-Place-Gasket (FIPG) ist eine innovative Dichtungstechnologie, bei der die Dichtmasse vor dem Verbau und der Vulkanisation direkt auf die abzudichtenden Bauteile aufgetragen wird. Durch diese Methode entfällt die Notwendigkeit einer separaten Dichtung, was zu einer Rationalisierung der Lagerhaltung und der Fertigungsprozesse führt.

Die Dichtmasse wird in flüssiger oder pastöser Form, meist aus RTV-1 oder selbsthaftendem RTV-2 Silikon, aufgebracht. Roboter oder Koordinatentische sorgen für eine präzise Dosierung und optimale Verteilung. Nach dem Zusammenfügen der Bauteile härtet die Dichtmasse unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit aus und bildet eine zuverlässige, druckdichte Verbindung.

Vorteile der FIPG-Technologie:

  • Optimale Anpassung an den Spalt: Die Dichtmasse passt sich flexibel an die Geometrie der abzudichtenden Flächen an, selbst bei komplexen Formen und engen Toleranzen.
  • Keine Kompression der Dichtung: Im Gegensatz zu vorgeformten Dichtungen, die komprimiert werden müssen, um ihre Dichtwirkung zu entfalten, wird die FIPG-Dichtung nicht komprimiert. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer und einer höheren Zuverlässigkeit.
  • Geringe Materialmenge: Durch die präzise Dosierung wird nur so viel Dichtmasse verwendet wie nötig, was zu Materialeinsparungen und geringeren Kosten führt.
  • Einfache Flanschkonstruktion: Die FIPG-Technologie ermöglicht einfachere Flanschkonstruktionen, da keine speziellen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gestellt werden.
  • Automatischer Auftrag: Der Auftrag der Dichtmasse kann automatisiert werden, was zu einer Steigerung der Effizienz und Produktivität führt.
  • Hohe Zuverlässigkeit: Die FIPG-Dichtung haftet fest auf beiden Flanschteilen und bietet eine hohe Zuverlässigkeit und Dichtwirkung.
  • Flexible und kostengünstige Lösung: Die FIPG-Technologie ist eine flexible und kostengünstige Alternative zu vorgeformten Dichtungen.

Nachteile der FIPG-Technologie:

  • Zerstörung der Dichtung bei der Demontage: Die FIPG-Dichtung wird beim Demontieren der Bauteile zerstört und muss erneuert werden.
  • Kontrolle der Auftragsmenge: Die Menge der aufgetragenen Dichtmasse muss genau kontrolliert werden, um eine optimale Dichtwirkung zu gewährleisten.
  • Volle Belastbarkeit erst nach Aushärtung: Die FIPG-Dichtung erreicht ihre volle Belastbarkeit erst nach vollständiger Aushärtung.

Einsatzmöglichkeiten:

Die FIPG-Technologie findet in einer Vielzahl von Anwendungen Anwendung, unter anderem in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Elektronikindustrie und der Maschinenbauindustrie. Typische Einsatzbereiche sind:

  • Ölwanne
  • Kurbelgehäuse
  • Steuergehäuse
  • Ölabscheider Blech

Die FIPG-Technologie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Dichtungstechnologien und ist daher eine zukunftsweisende Lösung für die Abdichtung von Bauteilen in verschiedensten Anwendungsbereichen.

Formteile

Formteile sind die Bausteine unzähliger Produkte und finden in allen erdenklichen Bereichen Anwendung. Ob in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, der Elektronik oder der Medizin – Formteile aus Gummi, Kunststoff oder TPE erfüllen vielfältige Aufgaben und zeichnen sich durch ihre präzise Formgebung und Funktion aus.

Hergestellt werden diese Teile in eigens dafür konzipierten Produktionswerkzeugen, die den gewünschten Formen und Dimensionen genau entsprechen. Um die hohen Kosten für die Serienwerkzeuge zu minimieren, empfiehlt es sich, zunächst Prototypen im 3D-Druckverfahren zu erstellen. So lassen sich die Montierbarkeit, Passgenauigkeit und Funktionsweise der Formteile schnell und kostengünstig testen und optimieren.

Die Vorteile von Formteilen liegen auf der Hand:

  • Vielfalt: Durch die freie Formgebung sind nahezu unendliche Gestaltungsmöglichkeiten realisierbar.
  • Funktionalität: Formteile können komplexe Funktionen und Eigenschaften integrieren.
  • Präzision: Die Maßhaltigkeit und Passgenauigkeit der Formteile ist extrem hoch.
  • Effizienz: Die Produktion von Formteilen ist effizient und kostengünstig.
  • Materialvielfalt: Unterschiedliche Materialien ermöglichen die Anpassung an die spezifischen Anforderungen.

Ob als einfaches Gehäuse oder komplexes Bauteil mit integrierten Funktionen – Formteile bieten eine optimale Lösung für die unterschiedlichsten Anforderungen.

FPM 

Fluorkautschuk, auch bekannt als Viton®, FPM oder FKM, ist ein Werkstoff mit exzellenten Eigenschaften. Seine hohe Temperaturbeständigkeit, Ozon- und Witterungsresistenz sowie seine Beständigkeit gegen Chemikalien machen ihn zu einem vielseitigen Material für verschiedenste Anwendungen.

FPM ist beständig gegen:

  • Hohe Temperaturen bis zu +200°C (mit speziellen Mischungen sogar bis zu +250°C)
  • Ozon und Witterungseinflüsse
  • Sauerstoff
  • Mineralöle
  • Synthetische Hydraulikflüssigkeiten
  • Kraftstoffe
  • Aromate
  • Viele organische Lösungsmittel und Chemikalien

FPM ist auch bei Wasser und Wasserdampf beständig, allerdings liegt die obere Temperaturgrenze in diesem Fall bei ca. +60°C. Durch seine geringe Gasdurchlässigkeit ist FPM zudem für Hochvakuum geeignet.

Füllstoffe 

Neben Kautschuk sind Füllstoffe die wichtigsten Bestandteile einer Gummimischung (Compound). Sie beeinflussen sowohl die Verarbeitung als auch die Eigenschaften des Endprodukts. Zu den Füllstoffen zählen Ruße, Kieselsäuren und mineralische Stoffe wie Talkum, Kaolin und Kreide.

Füllstoffe verbessern die Verarbeitbarkeit der Gummimischung und beeinflussen die Härte, Zugfestigkeit, Reißdehnung, Abriebfestigkeit und Elastizität des Gummis. Je nach Füllstoffart und Menge können die Eigenschaften des Endprodukts stark variieren.

Härte: Füllstoffe erhöhen die Härte des Gummis. Je mehr Füllstoff verwendet wird, desto härter wird das Gummi.

Zugfestigkeit: Füllstoffe können die Zugfestigkeit des Gummis erhöhen oder verringern. Dies hängt von der Art und Menge des Füllstoffs ab.

Reißdehnung: Füllstoffe verringern in der Regel die Reißdehnung des Gummis.

Abriebfestigkeit: Füllstoffe können die Abriebfestigkeit des Gummis erhöhen.

Elastizität: Füllstoffe verringern die Elastizität des Gummis.

Elektrische Leitfähigkeit: Bestimmte Rußtypen können die elektrische Leitfähigkeit des Gummis erhöhen.

Füllstoffe sind somit wichtige Bestandteile von Gummimischungen, die gezielt eingesetzt werden können, um die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts zu erzielen.

H-NBR

H-NBR, oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, ist ein vielseitiger Werkstoff mit hervorragenden Eigenschaften.

H-NBR zeichnet sich durch seine verbesserte Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu NBR aus und bietet gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften.

Der Werkstoff ist beständig gegen:

  • Mineralöle
  • Pflanzliche und tierische Öle und Fette
  • Schwer entflammbare Öl-in-Wasser-Emulsion (HFA-Flüssigkeit)
  • Wasser-in-Öl-Emulsion (HFB-Flüssigkeit)
  • Lösung von Polymeren in Wasser (HFC-Flüssigkeit)

H-NBR eignet sich zudem für den Einsatz mit:

  • Heißwasser
  • Dampf
  • Kältemittel R 134 A

Weitere Vorteile von H-NBR:

  • Gute Ozon- und Witterungsbeständigkeit
  • Großer Temperaturbereich von -40 bis +150°C

Anwendungsgebiete:

  • Klimaanlagen: H-NBR findet häufig Anwendung in Klimaanlagen, die mit dem Kältemittel R134A betrieben werden.
  • Dichtungen: Der Werkstoff dient als Dichtungsmaterial für Lippenringe und O-Ringe in verschiedenen Bereichen, z.B. bei Mineralölen oder Heißwasser bis zu einer Temperatur von +150°C.

H-NBR ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Eigenschaften ein wichtiger Werkstoff in zahlreichen Bereichen der Industrie.

Heißluftalterung (DIN 53508)

Gummi ist ein vielseitiges Material, das in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommt. Doch wie alle Materialien altert auch Gummi unter dem Einfluss von Umwelteinflüssen, Sonnenlicht, Wärme, Sauerstoff, Ozon und Feuchtigkeit sind die wichtigsten Faktoren, die das Material verändern und zu Rissbildung oder Versprödung führen können.

Sind solche Materialschäden erst einmal aufgetreten, lassen sie sich nicht mehr beheben. Um die Hitzebeständigkeit von Gummi zu testen und Aussagen über seine Lebensdauer treffen zu können, wird daher die sogenannte Heißluftalterung nach DIN 53508 durchgeführt.

Wie funktioniert der Heißluftalterungstest?

Bei diesem Verfahren wird das Prüfobjekt in einem Wärmeschrank gelagert und dort einer definierten Temperatur über einen bestimmten Zeitraum ausgesetzt. Durch die Wärmeeinwirkung wird der Alterungsprozess des Gummis beschleunigt.

Welche Materialeigenschaften werden untersucht?

Vor und nach der Lagerung im Wärmeschrank werden verschiedene Materialeigenschaften des Gummis untersucht. Dazu gehören beispielsweise die Härte, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung.

Was lässt sich aus den Ergebnissen ableiten?

Ein Vergleich der Materialeigenschaften vor und nach der Heißluftalterung ermöglicht es, Rückschlüsse auf die Hitzebeständigkeit des Gummis zu ziehen. Je geringer die Veränderungen der Materialeigenschaften sind, desto höher ist die Hitzebeständigkeit des Gummis.

Härte 

Die Härte eines Elastomers beschreibt seinen Widerstand gegen das Eindringen eines anderen Körpers. In Europa kommen zwei Verfahren zur Messung zum Einsatz: Shore A nach DIN 53505 und IRHD (International Rubber Hardness Degrees) nach DIN 53519 Blatt 2.

Härtemessung mit Shore A:

Das übliche Verfahren nutzt ein Shore A-Standgerät, welches eine Kegelstumpfnadel durch Federkraft in die Gummi-Oberfläche drückt. Je tiefer die Nadel eindringt, desto weicher ist der Gummi und desto geringer der Zeigerausschlag auf der Skala von 0 bis 100 Shore A.

Dieses Verfahren eignet sich für Normkörper und Fertigteile mit passenden Geometrien und Wanddicken im Bereich von 10-90 Shore A. Bei dünnwandigen Teilen oder gekrümmten Oberflächen (z.B. O-Ringen) ist die Messung mit einem IRHD-Standgerät genauer.

Härtemessung mit Shore D:

Für härtere Mischungen und Hartgummi kommt Shore D zum Einsatz. Dieses Verfahren verwendet eine spitzere Nadel und eine stärkere Feder, um den höheren Widerstand des Materials zu messen.

Härteprüfung 

Die Härteprüfung von Kunststoffen ist ein wichtiges Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und der Qualität dieser Materialien. Im Gegensatz zu Metallen, bei denen Härteprüfungen zerstörerisch sein können, kommen bei Kunststoffen zerstörungsfreie Eindringhärteprüfungen zum Einsatz.

Bei dieser Methode wird ein federverstärkter Stift in das Material gedrückt und die Eindringtiefe präzise gemessen. Anhand dieses Wertes lässt sich die Härte des Kunststoffs anhand genormter Skalen bestimmen.

Ein großer Vorteil dieser Prüfmethode ist ihre Mobilität. Da mit handlichen Geräten gearbeitet wird, können auch Bauteile direkt vor Ort auf ihre Härte geprüft werden. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Qualitätskontrolle, ohne dass die Bauteile demontiert oder in ein Prüflabor transportiert werden müssen.

Die zerstörungsfreie Härteprüfung von Kunststoffen bietet somit eine Reihe von Vorteilen:

  • Schnelle und effiziente Prüfung: Die Messung erfolgt direkt am Bauteil und nimmt nur wenige Sekunden in Anspruch.
  • Zerstörungsfreie Prüfung: Das Material wird nicht beschädigt, so dass die Prüfung an fertigen Bauteilen und Prototypen durchgeführt werden kann.
  • Mobile Anwendung: Handgeräte ermöglichen die Prüfung an schwer zugänglichen Stellen und in der Fertigungsumgebung.
  • Präzise Ergebnisse: Die Eindringtiefe wird mit hoher Genauigkeit gemessen und ermöglicht eine zuverlässige Härtebestimmung.

Die Härteprüfung von Kunststoffen ist ein wichtiges Werkzeug für die Qualitätssicherung und -kontrolle in der Kunststoffindustrie. Die zerstörungsfreie und mobile Methode ermöglicht eine schnelle und effiziente Prüfung von Bauteilen und Prototypen, ohne dass diese beschädigt werden.

IIR

Butylkautschuk, auch bekannt als IIR (Isobutylen-Isopren-Kautschuk), ist ein synthetischer Kautschuk, der von verschiedenen Herstellern in unterschiedlichen Varianten produziert wird. Der Isoprene Gehalt, der für die Vulkanisation des Materials notwendig ist, variiert dabei je nach Typ.

Butylkautschuk zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Dazu gehört seine geringe Gasdurchlässigkeit, die ihn ideal für Anwendungen macht, bei denen Luft, Wasserdampf oder andere Gase zurückgehalten werden müssen.

Zudem bietet Butylkautschuk ein hervorragendes elektrisches Isoliervermögen und ist beständig gegen Sauerstoff, Ozon und viele Chemikalien.

Der Einsatzbereich von Butylkautschuk liegt temperaturmäßig zwischen -40°C und +130°C.

Typische Anwendungsgebiete sind:

  • Auto- und Fahrradschläuche: Die geringe Gasdurchlässigkeit von Butylkautschuk sorgt dafür, dass der Reifeninnendruck über lange Zeit stabil bleibt.
  • Innenlagen schlauchloser Reifen: Butylkautschuk trägt zur Abdichtung des Reifens und zur Verbesserung der Fahreigenschaften bei.
  • Säureschutzauskleidungen: Butylkautschuk ist beständig gegen aggressive Säuren und Laugen und wird daher häufig als Schutzschicht für Tanks und andere Behälter eingesetzt.
  • Dichtungen und Membranen: Die gute Elastizität und die Gasdichtigkeit von Butylkautschuk machen ihn ideal für die Herstellung von Dichtungen und Membranen in verschiedenen Anwendungen.
  • Kabelindustrie: Butylkautschuk wird aufgrund seiner guten elektrischen Isoliereigenschaften als Ummantelung für Kabel und Leitungen verwendet.

Kalander

Mit einem Kalander, einem System aus mehreren übereinander angeordneten Walzen aus poliertem Stahl, lassen sich Gummibahnen mit höchster Präzision herstellen. Der Abstand der Walzen zueinander bestimmt dabei die Dicke der Bahnen.

Erweiterung:

Die Walzen des Kalanders können beheizt werden, um die Verarbeitung von Materialien wie Gummi oder Kunststoff zu erleichtern. Durch die präzise Steuerung der Walzentemperatur und des Abstands zwischen den Walzen kann die Dicke der Bahnen genauestens definiert werden.

Kalander werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie, der Textilindustrie und der Lebensmittelindustrie.

Kautschuk

Kautschuk ist das Herzstück jeder Gummimischung und prägt die elementaren Eigenschaften des elastomeren Werkstoffs. Seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen, Hitze und Kälte, Witterungseinflüssen, Ozon und Sauerstoff sowie Chemikalien und Lösemitteln zeichnet ihn aus.

Ein weiterer großer Vorteil von Kautschuk ist seine Viskoelastizität. Diese Eigenschaft bedeutet, dass er sich nach einer Verformung nicht vollständig in seine ursprüngliche Form zurückverwandelt. Dies verleiht ihm die typische Gummielastizität, die für unzählige Anwendungen unverzichtbar ist.

Kiss-Cut

Beim Kiss-Cut-Verfahren wird das Material, beispielsweise ein Gummiartikel, auf einer Trägerfolie mithilfe eines Stanzwerkzeugs bearbeitet. 

Der Clou dabei: Das Stanzwerkzeug schneidet nicht vollständig durch die Trägerfolie, sondern ritzt sie nur an. So lässt sich der gestanzte Artikel später leicht von der Folie ablösen, ohne dass dabei Rückstände oder Beschädigungen entstehen.

Das Verfahren bietet mehrere Vorteile:

  • Schnelle Weiterverarbeitung: Da das Stanzgitter bereits entfernt ist, kann der gestanzte Artikel sofort weiterverarbeitet werden.
  • Präzise Ergebnisse: Das Kiss-Cut-Verfahren ermöglicht präzise Stanzungen mit sauberen Kanten.
  • Keine Beschädigungen: Die Trägerfolie schützt das Material während des Stanzvorgangs und verhindert Beschädigungen.
  • Vielfältige Einsatzmöglichkeiten: Das Kiss-Cut-Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter Papier, Pappe, Folien, Textilien und Schaumstoffe.

Typische Anwendungsbereiche für das Kiss-Cut-Verfahren sind:

  • Herstellung von Aufklebern und Etiketten
  • Produktion von Verpackungen
  • Stanzen von Textilien für Bekleidung und Werbung
  • Bearbeitung von Schaumstoffen für Polster und Dichtungen

Das Kiss-Cut-Verfahren ist ein flexibles und effizientes Verfahren für die Stanzung von Materialien unterschiedlichster Art. Es ermöglicht eine schnelle und präzise Weiterverarbeitung und sorgt für saubere Ergebnisse.

Korrosive Unterwanderung von Dichtsystemen

Dichtsysteme in verschiedensten Anwendungen müssen vielfältigen Belastungen standhalten. Eine besondere Herausforderung stellt die Korrosion dar. Wenn Elektrolyte, wie zum Beispiel Salzwasser, durch einen Spalt in das Dichtsystem eindringen, können sie metallische Oberflächen angreifen, die für Rost anfällig sind.

Rostbildung und Druckaufbau:

Die Bildung von Rost führt zu einem Volumenwachstum des angegriffenen Metalls. Dadurch entsteht Druck am Rand der Dichtung, der diese zunehmend anhebt. Durch die Kapillarwirkung des Spaltes werden weitere Elektrolyte in das System gezogen, was den Korrosionsprozess beschleunigt und die Dichtwirkung der Dichtung weiter schwächt.

Verhinderung der korrosiven Unterwanderung:

Um die korrosive Unterwanderung von Dichtsystemen zu verhindern, können verschiedene konstruktive Maßnahmen ergriffen werden:

  • Nutgeometrie: Eine Nut zwischen Gehäuserand und Dichtung reduziert die Kapillarwirkung des Spaltes und verhindert so das Eindringen von Elektrolyten.
  • Breite Dichtgeometrie: Eine breite Dichtung bietet eine größere Kontaktfläche und verteilt den Druck gleichmäßiger, wodurch die Gefahr des Anhebens verringert wird.
  • Hoher Härtegrad: Ein harter Dichtwerkstoff ist widerstandsfähiger gegen mechanische Beschädigungen und Abrieb, die die Korrosion begünstigen können.
  • Steife Gehäuseteile: Steife Gehäuseteile minimieren die Verformung unter Druck und sorgen für eine stabile Dichtung.

Kältebeständigkeit

Die Kältebeständigkeit eines Elastomers beschreibt, wie gut es bei Minusgraden seine Eigenschaften behält. Konkret geht es darum, wie elastisch es bleibt, wenn es bei Temperaturen zwischen -20°C und -80°C gebogen, verdreht oder zusammengedrückt wird.

Materialien verändern sich bei Kälte oft in ihren Eigenschaften. So kann ein Material bei tiefen Temperaturen spröde werden und brechen, obwohl es bei normaler Temperatur stabil ist. Umso wichtiger ist es, dass Elastomere, die in kalten Umgebungen eingesetzt werden, eine ausreichende Kältebeständigkeit besitzen.

Die Kältebeständigkeit eines Elastomers ist in der Regel in den technischen Datenblättern des Herstellers angegeben. Bei der Auswahl eines Elastomers für eine bestimmte Anwendung muss daher die zu erwartende Umgebungstemperatur berücksichtigt werden.

LABS

Was sind LABS?

Lackbenetzungsstörende Substanzen (LABS) sind Bestandteile von Gummi, die auf der Oberfläche von zu lackierenden Bauteilen Fehler verursachen können. Diese Fehler zeigen sich in Form von Kratern und beeinträchtigen die Qualität der Lackierung. Zu den typischen LABS gehören Silikon, bestimmte Wachse, Öle, FCKWs und Tenside.

Warum sind LABS problematisch?

Die Einführung von lösemittelfreien Lacksystemen auf Wasserbasis hat die Problematik von LABS in der Automobilindustrie verschärft. Diese Lacke sind empfindlicher gegenüber Verunreinigungen und neigen daher stärker zur Kraterbildung.

Wie werden LABS-freie Produkte geprüft?

Um die Eignung von Gummiprodukten für die Lackierung sicherzustellen, werden sie nach Prüfvorschriften wie der VW-Prüfvorschrift PV 3.10.7 auf LABS-Freiheit geprüft. Bei dieser Prüfung werden die zu prüfenden Bauteile mit einem Lösemittelgemisch benetzt und auf einer Testunterlage abgerieben. Nach dem Verdunsten des Lösemittels wird die Testunterlage mit Lack besprüht. Ist die lackierte Oberfläche frei von Kratern, gilt das Bauteil als LABS-frei.

Welche Folgen hat die Verwendung von LABS-haltigen Produkten?

Die Verwendung von LABS-haltigen Produkten kann zu erheblichen Qualitätsmängeln bei der Lackierung führen. Dazu gehören:

  • Kraterbildung
  • Abplatzungen des Lacks
  • Schlechte Haftung des Lacks
  • Korrosion der darunter liegenden Oberfläche

Wie kann die Verwendung von LABS vermieden werden?

Um die Verwendung von LABS zu vermeiden, sollten nur LABS-freie Produkte für die Lackierung verwendet werden. Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von lösemittelfreien Lacksystemen.

LSR / Flüssigsilikon

Flüssigsilikon, auch bekannt als LSR (Liquid Silicone Rubber), ist in seinen Eigenschaften den Silikonkautschuken sehr ähnlich. Beide bieten eine hohe Temperaturbeständigkeit, hervorragende Kälteflexibilität, ein ausgezeichnetes Alterungsverhalten und elektrische Isoliereigenschaften

Flüssigsilikone zeichnen sich jedoch durch eine verbesserte Weiterreißfestigkeit und höhere Reißdehnung im Vergleich zu HTV-Silikonen (High Temperature Vulcanized) aus.

Im Gegensatz zu HTV-Silikonen, die peroxidisch vernetzt werden, ist Flüssigsilikon ein Zwei-Komponenten-Werkstoff (A+B)

Diese werden im Verhältnis 1:1 direkt in das Spritzaggregat gemischt und in das heiße Werkzeug eingespritzt. Die Verarbeitung von LSR kann mit niedrigen Einspritzdrücken erfolgen und zeichnet sich durch kurze Vulkanisationszeiten aus.

Obwohl Flüssigsilikone deutlich teurer pro Kilogramm sind als andere Silikonkautschuke, gleichen die kurzen Vulkanisationszeiten und die Möglichkeit, mit niedrigen Einspritzdrücken zu arbeiten, diese Kosten in der Regel aus.

Flüssigsilikon kann in einem Temperaturbereich von -55°C bis +210°C eingesetzt werden. Die Anwendungsgebiete für LSR-Formteile sind ähnlich denen von Fest-Silikon-Kautschuk. 

Speziell hochtransparente LSR-Siliconkautschuke eignen sich aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften auch für optische Anwendungen, wie zum Beispiel Kontaktlinsen.

MFQ

MFQ, auch bekannt als Fluor-Silikon-Kautschuk, ist ein Werkstoff, der die Vorteile von Silikon-Kautschuk mit denen von Fluorkautschuk vereint. 

Er zeichnet sich durch ähnliche mechanische und physikalische Eigenschaften wie Silikon Kautschuk (MVQ) aus, ist aber gleichzeitig deutlich beständiger gegenüber aggressiven Medien wie aromatischen Mineralölen, Kraftstoffen und Kohlenwasserstoffen.

MFQ ist daher ideal für Anwendungen in extremen Temperaturbereichen von -55 bis +180°C. Er findet bevorzugt in Erdgasanlagen und Fördereinrichtungen für Erdgas sowie in der Luft- und Raumfahrt Verwendung.

Zu den wichtigsten Eigenschaften von MFQ gehören:

  • Gute mechanische und physikalische Eigenschaften: ähnlich wie Silikonkautschuk
  • Hohe Temperaturbeständigkeit: bis +180°C
  • Gute Tieftemperaturbeständigkeit: bis -55°C
  • Ausgezeichnete Medienbeständigkeit: gegenüber aromatischen Mineralölen, Kraftstoffen und Kohlenwasserstoffen
  • Vielseitigkeit: geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen

Moosgummi

Moosgummi, basierend auf Natur- oder synthetischem Kautschuk, zeichnet sich durch eine besondere Struktur aus. Das Material ist überwiegend offenporig, mit einer dichten und geschlossenen Außenhaut

Diese Eigenschaft bietet Profilen aus Moosgummi hervorragenden Schutz vor äußeren Einflüssen. Jedoch besteht bei der Beschädigung der Oberfläche die Gefahr, dass sich die Dichtung aufgrund der offenen Zellstruktur des Materials mit Wasser vollsaugt.

Erklärung der Eigenschaften:

  • Offenporige Struktur: Das Material enthält viele kleine Poren, die Luft und Wasser durchlassen.
  • Dichte und geschlossene Außenhaut: Die äußere Schicht des Moosgummis ist geschlossen und verhindert das Eindringen von Wasser und anderen Flüssigkeiten.
  • Hoher Schutz vor Fremdeinwirkungen: Die Kombination aus offenporiger Struktur und dichter Außenhaut schützt Profile aus Moosgummi effektiv vor Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und anderen schädlichen Einflüssen.
  • Wasseraufnahme bei Beschädigung: Wenn die Oberfläche des Moosgummis beschädigt wird, kann Wasser in die offenen Poren eindringen und die Dichtung vollsaugen.

Moulded-In-Place-Gasket (MIPG)

MIPG steht für „Moulded-In-Place-Gasket“ und beschreibt eine innovative Dichtungstechnik, bei der die Dichtung direkt im Spritzgussverfahren auf das zu dichtende Bauteil aufgebracht wird. 

Durch Einlegen des Bauteils in das Spritzgießwerkzeug kann der Dichtung eine definierte Geometrie vorgegeben werden. Die Vulkanisation, also die Vernetzung des Dichtungsmaterials, erfolgt direkt im Werkzeug. 

So entsteht ein fester Verbund zwischen Dichtung und Substrat, welches aus Metall oder Kunststoff bestehen kann.

Funktionsweise und Vorteile:

Die Dichtigkeit der MIPG-Verbindung wird durch teilweise Verpressung des Dichtungsmaterials erzielt. Durch die direkte Verbindung mit dem Substrat ist die Dichtung verliersicher und bietet eine hohe technische Zuverlässigkeit.

MIPG bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Dichtungstechniken:

  • Variable Profilgeometrie: Die Form der Dichtung kann frei gestaltet werden, um optimal an die Anforderungen der Anwendung anzupassen.
  • Niedriger Verpressungsdruck: Durch die direkte Verbindung mit dem Substrat ist ein geringer Verpressungsdruck ausreichend, um eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten.
  • Gute Dichtigkeit bei komplexen Geometrien: MIPG-Dichtungen eignen sich auch für Anwendungen mit Erhöhungen und Vertiefungen, wie z.B. Halbmonde.

Materialien und Einsatzmöglichkeiten:

Für MIPG-Dichtungen kommen verschiedene Materialien zum Einsatz, z.B. hochtemperatur vernetzende HTV-Siliconkautschuke, Flüssig-Siliconkautschuke und andere Elastomere. Die Auswahl des Materials hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.

MIPG-Dichtungen finden in einer Vielzahl von Anwendungen Anwendung, z.B.:

  • Zylinderkopfhauben
  • Gehäuse verschiedenster Art
  • Sensoren
  • Elektronikkomponenten
  • Fluidtechnik

MVQ

Silikon-Kautschuk, auch bekannt als MVQ oder VMQ, zeichnet sich durch seine hervorragende Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, Witterungseinflüssen und Chemikalien aus. 

Darüber hinaus verfügt es über physiologische Eigenschaften, die es für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie und Medizintechnik prädestinieren.

Hervorragende Temperatureigenschaften:

Silikon behält seine mechanischen Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich von -55 °C bis +210 °C. Sonder Qualitäten sind sogar bis +250 °C oder bis -100 °C einsetzbar. Diese Eigenschaft macht Silikon ideal für Anwendungen in der Heißluft, Kältetechnik und anderen Bereichen mit extremen Temperaturen.

Vielseitige Einsatzmöglichkeiten:

Silikon-Kautschuk findet in zahlreichen Anwendungen Verwendung, darunter:

  • Formteile: Silikon ist ein beliebtes Material für die Herstellung von Formteilen, da es leicht zu verarbeiten und in verschiedene Formen zu bringen ist.
  • O-Ringe und Flachdichtungen: Die gute Elastizität und Dichtheit von Silikon machen es ideal für O-Ringe und Flachdichtungen in verschiedenen Industrie Segmenten, einschließlich der Lebensmittelindustrie und der Automobilindustrie.
  • Elektrische Isolatoren: Silikon ist ein hervorragender elektrischer Isolator und wird daher häufig in der Elektrotechnik eingesetzt.
  • Lebensmittelbereich: Silikon-Kautschuk ist physiologisch unbedenklich und daher für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie und Medizintechnik geeignet. Es gibt verschiedene Freigaben, wie z.B. FDA, KTW, BfR und DVGW, die die Eignung von Silikon für den Kontakt mit Lebensmitteln und Trinkwasser bescheinigen.

Einschränkungen:

Silikon hat jedoch auch einige Einschränkungen. Es ist beispielsweise nicht beständig gegen Mineralöle und sollte daher nicht in Anwendungen eingesetzt werden, in denen es mit diesen Stoffen in Kontakt kommt. 

Die mechanischen Eigenschaften von Silikon sind außerdem mäßig, so dass sie nicht für dynamische Dichtungen geeignet sind.

NBR

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften, einen geringen Druckverformungsrest und ein breites Einsatz Temperaturspektrum von -50°C bis +100°C aus. NBR ist besonders abriebfest und übertrifft in dieser Eigenschaft die meisten anderen Elastomere.

Beständigkeit:

NBR ist beständig gegen:

  • Hydrauliköle
  • Mineralöle
  • Mineralölprodukte
  • Öl in Wasser-Emulsionen
  • Wasser Glykole
  • Tierische und pflanzliche Öle
  • Benzin
  • Schwer entflammbare Öl in Wasser Emulsion (HFA-Flüssigkeit)
  • Wasser in Öl Emulsion (HFB-Flüssigkeit)
  • Lösung von Polymeren in Wasser (HFC-Flüssigkeit)

Ozon- und Witterungsbeständigkeit:

Die Ozon- und Witterungsbeständigkeit von NBR ist jedoch als schlecht einzustufen.

Anwendungsgebiete:

NBR ist ein Standardwerkstoff für:

  • Öl- und kraftstoffbeständige Dichtungen
  • Abstreifer
  • Formteile für allgemeine Anwendungen

NBR ist auch in verschiedenen Compounds erhältlich, die für spezielle Anwendungen geeignet sind, z. B. mit Freigaben nach KTW oder DVGW oder mit Gewebeverstärkungen.

NR (Naturkautschuk)

Gewinnung und Eigenschaften von Naturkautschuk (NR):

NR wird aus dem Latex von Gummibäumen gewonnen, die in Plantagen angebaut werden. In Deutschland gibt es erste Bestrebungen, NR aus der Milch des Löwenzahns zu gewinnen.

NR zeichnet sich durch eine hohe Zugfestigkeit, Elastizität, Kälteflexibilität und hervorragende dynamische Eigenschaften aus. Ohne Schutzmittel ist die Alterungs- und Ozonbeständigkeit jedoch gering. NR ist zudem nicht beständig gegenüber Mineralölen und -fetten. Der Einsatzbereich von NR liegt temperaturmäßig zwischen -40 und +80°C.

Anwendungen von NR:

  • Autoreifen
  • Dichtungen
  • Schläuche
  • Membranen
  • Schwämme
  • Schuhsohlen
  • Gummistiefel
  • Handschuhe

O-Ring

Der O-Ring, ein kreisrundes Dichtungselement mit simplem Profil, ist ein wahres Wunderwerk der Technik. Seine Größe wird durch den Innendurchmesser und die Schnurstärke in Millimetern definiert, und sein Material variiert je nach Einsatzbereich.

Die Funktionsweise des O-Rings beruht auf der Druckverformung seines Querschnitts zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen. So dichtet er zuverlässig sowohl statische als auch dynamische Anwendungen ab, in denen es zu Relativbewegungen zwischen den Teilen und dem O-Ring kommt.

Ob in rotierenden Pumpenwellen, Hydraulikzylinderkolben, Flüssigkeits- oder Gasdichtungen – der O-Ring ist überall im Einsatz. Seine Vielseitigkeit verdankt er seiner einfachen, aber genialen Konstruktion.

Die Geschichte des O-Rings liest sich wie ein Märchen. Der dänische Maschinist Niels Christensen entdeckte ihn 1933 zufällig, als er eigentlich an einer Straßenbahnbremse arbeitete. Sein Patent wurde im Zweiten Weltkrieg beschlagnahmt, was zur rasanten Verbreitung und Weiterentwicklung des O-Rings führte.

Christensen selbst erhielt für seine Erfindung nur eine geringe Entschädigung. Erst nach einem jahrzehntelangen Rechtsstreit wurde seinen Erben 1971, 19 Jahre nach seinem Tod, eine angemessene Summe zugesprochen.

Heute ist der O-Ring aus dem Maschinenbau nicht mehr wegzudenken. Seine kostengünstige und präzise Herstellung sowie seine universelle Einsetzbarkeit machen ihn zu einem der gebräuchlichsten Dichtungen der Welt.

Ein unscheinbares Bauteil mit einer bemerkenswerten Geschichte und einem enormen Einfluss auf die moderne Technik.

Polymer

Polymere, aus dem Griechischen für „aus vielen Teilen„, sind chemische Stoffe, die aus riesigen Molekülen, sogenannten Makromolekülen, bestehen. Diese Makromoleküle wiederum sind aus vielen kleinen Untereinheiten, den Monomeren, zusammengesetzt. Man kann sich Polymere also als lange Ketten von Monomeren vorstellen.

Sie sind die wichtigste Grundlage für die Herstellung von Kunststoffen. Sie finden sich aber auch in vielen anderen Bereichen des Lebens wieder, zum Beispiel in Textilien, Lebensmittel und Medikamenten.

Sie spielen eine wichtige Rolle in unserem Leben. Sie sind vielseitig einsetzbar und bieten eine Vielzahl von Vorteilen. Sie sind leicht, stabil, langlebig und oft kostengünstig.

Ein Beispiel für ein natürliches Polymer ist Protein. Proteine bestehen aus Aminosäuren, die zu langen Ketten aneinandergereiht sind. Proteine sind in allen lebenden Organismen zu finden und spielen eine wichtige Rolle in vielen Bereichen des Lebens, zum Beispiel als Bausteine von Zellen, als Enzyme und als Antikörper.

Polymere sind also eine große und wichtige Gruppe von chemischen Stoffen, die in unserem Alltag allgegenwärtig sind.

Polyurethane

Polyurethane sind vielseitige Kunststoffe, die durch eine chemische Reaktion namens Polyaddition entstehen. Sie finden sich in zahlreichen Anwendungen wieder, von weichen Schaumstoffen bis hin zu harten Beschichtungen.

Schaumstoffe aus Polyurethan sind besonders beliebt aufgrund ihrer hervorragenden Dämmeigenschaften und ihres geringen Gewichts. Sie werden daher häufig in Matratzen, Kissen und Polstern eingesetzt, aber auch im Bauwesen zur Wärmedämmung von Gebäuden.

Lacke und Klebstoffe auf Basis von Polyurethan zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Sie finden Anwendung in der Automobilindustrie, der Möbelindustrie und vielen anderen Bereichen.

Vergussmassen aus Polyurethan werden verwendet, um elektrische Bauteile zu schützen und zu isolieren. Sie sind auch in der Elektronikindustrie weit verbreitet.

Die Vielseitigkeit von Polyurethanen und ihre zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten machen sie zu einem unverzichtbaren Material in der modernen Welt.

Post-Curing

Der Begriff „Post-Curing“ stammt aus dem Englischen und beschreibt die Temperung von Materialien, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Durch die gezielte Zufuhr von Wärme wird die Nachvernetzung des Materials angeregt, was zu einer Reihe von Vorteilen führt:

  • Erhöhte Festigkeit und Härte: Das Material wird widerstandsfähiger gegen mechanische Belastungen.
  • Verbesserte Wärmeformbeständigkeit: Das Material kann höheren Temperaturen standhalten, ohne sich zu verformen.
  • Gesteigerte chemische Beständigkeit: Das Material wird widerstandsfähiger gegen aggressive Chemikalien.
  • Optimierte elektrische Eigenschaften: Die Isolationsfähigkeit und Leitfähigkeit des Materials werden verbessert.

Die Temperung erfolgt in der Regel nach der Ersthärtung des Materials. Je nach Material und gewünschtem Ergebnis kann die Temperatur zwischen 50°C und 200°C variieren. Die Dauer der Temperung liegt typischerweise zwischen 1 und 24 Stunden.

Preformed-Gaskets

Funktionsweise:

Preformed-Gaskets dichten durch Verpressung in der Einbausituation. Die Dichtung selbst haftet nicht auf den Bauteilen.

Werkstoffe:

Es können alle Elastomere verwendet werden, was eine hohe Werkstoff Vielfalt ermöglicht.

Vorteile:

  • Vielfalt: Durch die große Auswahl an Elastomeren können Preformed-Gaskets für verschiedenste Anwendungen angepasst werden.
  • Kosteneffizienz: Bei hohen Stückzahlen sind Preformed-Gaskets eine kostengünstige Dichtungslösung.
  • Erfahrung: Durch die lange und breite Verwendung dieser Dichtungsart ist viel Erfahrung vorhanden.

Nachteile:

  • Handhabung: Form Labile Bauteile können schwierig zu handhaben sein.
  • Automatisierung: Die Montage von Preformed-Gaskets ist schwer zu automatisieren.
  • Montageaufwand: Der manuelle Montageaufwand ist hoch.

Primer

Primer ist ein Haftvermittler, der auf die Oberfläche von Platten- oder Rollenware aufgetragen wird. Er sorgt dafür, dass die Klebefolie später besser auf der Oberfläche haftet. Nach dem Auftragen des Primers muss dieser ablüften, bevor die Klebefolie aufgebracht werden kann. Die Gummischeiben werden dann im Kiss-Cut-Verfahren verarbeitet, das heißt, dass sie durch die Klebefolie hindurch gestanzt werden, ohne dass die Folie selbst vom Trägermaterial gelöst wird.

Erklärung der einzelnen Schritte:

  1. Primer auftragen: Der Primer wird mit einem Pinsel, einer Rolle oder einem Sprühgerät auf die Oberfläche der Platten- oder Rollenware aufgetragen. Es ist wichtig, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig mit Primer bedeckt wird.
  1. Primer ablüften lassen: Der Primer muss nach dem Auftragen einige Minuten ablüften, bevor die Klebefolie aufgebracht werden kann. Die Ablüftzeit ist abhängig von der Art des Primers und der Umgebungstemperatur.
  1. Klebefolie aufbringen: Die Klebefolie wird auf die mit Primer vorbehandelte Oberfläche aufgebracht. Es ist wichtig, dass die Folie blasenfrei aufgebracht wird.
  1. Gummischeiben stanzen: Die Gummischeiben werden im Kiss-Cut-Verfahren durch die Klebefolie hindurch gestanzt. Das bedeutet, dass die Folie selbst nicht vom Trägermaterial gelöst wird.

Profildichtung

Profildichtungen – gefertigt aus synthetischem Kautschuk oder thermoplastischen Elastomeren – erfüllen gleich zwei wichtige Aufgaben: Sie verkleiden konstruktionsbedingte Kanten und dichten gleichzeitig den Spalt zwischen Bauelementen ab. So finden sie häufig Anwendung bei Fenstern, Türen und Fassaden, wo sie nicht nur Zugluft und Wasser abhalten, sondern auch einen wichtigen Beitrag zur Wärmedämmung leisten. Ihren Namen verdanken die Dichtungen ihrem charakteristischen Querschnittsprofil.

Verwendete Materialien:

  • Synthetischer Kautschuk
  • Thermoplastische Elastomere

Einsatzbereiche:

  • Fenster
  • Türen
  • Fassaden

Funktionen:

  • Abdichtung gegen Zugluft und Wasser
  • Wärmedämmung

Prüfgeräte Elastomereigenschaften

Die Härte eines Elastomers beschreibt seinen Widerstand gegen das Eindringen eines harten Körpers. Zur Messung dieser Eigenschaft kommen verschiedene Prüfgeräte zum Einsatz, am häufigsten jedoch das Shore-A-Prüfgerät.

Bei diesem Verfahren wird eine Kegelstumpfnadel durch eine Feder in die Gummioberfläche gedrückt. Je weiter die Nadel eindringen kann, desto weicher ist der Gummi und desto geringer der Zeigerausschlag auf der Messskala. Diese reicht von 0 Shore A (sehr weich) bis 100 Shore A (sehr hart).

Das Shore-A-Prüfgerät eignet sich ideal für den Einsatz bei Elastomeren mit einer Härte von 10-90 Shore A. Für härtere Mischungen und Hartgummi kommt hingegen ein Shore-D-Prüfgerät zum Einsatz. Dieses Gerät verfügt über eine spitzere Nadel und eine stärkere Feder, um den höheren Widerstand des Materials zu überwinden.

Die Messung der Härte ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Elastomeren. Sie dient dazu, die Eigenschaften des Materials zu überprüfen und sicherzustellen, dass es den gewünschten Anforderungen entspricht.

Prüfverfahren Elastomere

Die Prüfung von Elastomeren ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätssicherung und dient der Beurteilung der Materialeigenschaften und der Leistungsfähigkeit des Endprodukts. Die Prüfverfahren lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: zerstörungsfreie und zerstörende Verfahren.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden vorwiegend in der Produktion eingesetzt, um die Qualität der Eingangsmaterialien und der fertigen Produkte zu kontrollieren. Sie haben den Vorteil, dass das Prüfstück nicht beschädigt wird und somit für weitere Untersuchungen oder Anwendungen verwendet werden kann. Zu den zerstörungsfreien Prüfverfahren gehören:

  • Ultraschallprüfung: Hierbei werden Ultraschallwellen verwendet, um innere Defekte und Inhomogenitäten im Material zu erkennen.
  • Röntgenprüfung: Mit Röntgenstrahlung lassen sich innere Strukturen und Dichteunterschiede im Material sichtbar machen.
  • Härteprüfung: Die Härte ist ein Maß für den Widerstand des Materials gegen Eindringen. Sie kann mit verschiedenen Verfahren gemessen werden, z. B. mit dem Shore-Härteprüfer.
  • Dichtprüfung: Die Dichte des Materials kann mit verschiedenen Verfahren bestimmt werden, z. B. mit dem Archimedes-Prinzip.

Zerstörende Prüfverfahren

Zerstörende Prüfverfahren liefern detaillierte Informationen über die Materialeigenschaften, zerstören jedoch das Prüfstück. Sie werden daher meist in der Forschung und Entwicklung sowie bei der Fehleranalyse eingesetzt. Zu den zerstörenden Prüfverfahren gehören:

  • Zugversuch: Hierbei wird das Prüfstück bis zum Bruch gedehnt, um die Zugfestigkeit, Dehnung und Bruchdehnung zu ermitteln.
  • Druckversuch: Das Prüfstück wird unter Druck gesetzt, um die Druckfestigkeit und das Verformungsverhalten zu bestimmen.
  • Schlagversuch: Das Prüfstück wird mit einem Schlaghammer beaufschlagt, um die Schlagfestigkeit und Zähigkeit zu ermitteln.
  • Abriebprüfung: Die Verschleißfestigkeit des Materials wird durch Abrieb unter definierten Bedingungen gemessen.
  • Chemische Prüfungen: Mit chemischen Verfahren können die Bestandteile des Materials und seine chemische Zusammensetzung bestimmt werden.

Die Auswahl des richtigen Prüfverfahrens hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Art des Elastomers, den gewünschten Informationen und den zur Verfügung stehenden Ressourcen.

Zusätzliche Prüfverfahren

Neben den oben genannten Prüfverfahren gibt es noch eine Reihe weiterer Verfahren, die zur Prüfung von Elastomeren eingesetzt werden können. Dazu gehören:

  • Mikroskopische Untersuchungen: Mit einem Mikroskop lassen sich die Mikrostruktur und die Morphologie des Materials untersuchen.
  • Thermoanalytische Verfahren: Mit thermoanalytischen Verfahren wie der Differentialthermoanalyse (DSC) und der Thermogravimetrie (TG) können thermische Eigenschaften des Materials untersucht werden.
  • Rheologische Prüfungen: Rheologische Prüfungen liefern Informationen über das Fließverhalten des Materials.

Die Auswahl des richtigen Prüfverfahrens ist wichtig, um die gewünschten Informationen über das Elastomer zu erhalten. Die verschiedenen Prüfverfahren liefern komplementäre Informationen, die zusammen ein umfassendes Bild der Materialeigenschaften und der Leistungsfähigkeit des Endprodukts ergeben.

PTFE | TEFLON

PTFE, auch bekannt unter dem Markennamen Teflon®, ist ein Kunststoff mit bemerkenswerter chemischer Beständigkeit. Es widersteht nahezu allen Chemikalien, mit Ausnahme von flüssigen Alkalimetallen und Fluorgas unter Druck.

Zu den herausragenden Eigenschaften von PTFE zählen seine hervorragenden Gleiteigenschaften, sein geringer Verschleiß und seine hohe Temperaturbeständigkeit. Es ist einsetzbar in einem Temperaturbereich von -200 °C bis +260 °C.

PTFE ist allerdings kaum elastisch, mit einer Härte von ca. 95 °Shore. Daher wird bei geteilten Nuten der Einbau von O-Ringen empfohlen, oder ummantelte Ausführungen sollten bevorzugt werden.

Durch die Zugabe von Füllstoffen, wie z.B. Bronze, kann PTFE an verschiedene Einsatzbedingungen angepasst werden. Wichtige Eigenschaften dieses Kunststoffs, wie Druckfestigkeit, Abriebverhalten und Leitfähigkeit, können durch die Beimischung entsprechender Füllstoffe gezielt optimiert werden.

PUR

Vielseitige Werkstoffe mit hervorragenden Eigenschaften

Polyurethan-Elastomere (PUR) sind eine Gruppe von Kunststoffen, die sich durch ihre Vielseitigkeit und ihre hervorragenden Eigenschaften auszeichnen. Sie werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: Polyester-Urethane (AU) und Polyether-Urethane (EU).

AU und EU – unterschiedliche Stärken

AU-Polyurethane besitzen im Allgemeinen die besseren mechanischen Eigenschaften. Sie zeichnen sich durch hohe Reißfestigkeit, Elastizität und Verschleißfestigkeit aus. Außerdem haben sie eine geringe Gasdurchlässigkeit, die mit der von IIR-Kautschuk vergleichbar ist.

EU-Polyurethane hingegen haben bessere Hydrolyse Eigenschaften. Das bedeutet, dass sie beständiger gegen Wasser und wässrige Lösungen sind.

PUR – ein Material für viele Anwendungen

PUR-Werkstoffe werden aufgrund ihrer guten Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören:

  • Industrie: Abdichtungen, Schläuche, Dichtungen, Zahnräder, Rollen, Förderbänder
  • Chemie: Schläuche, Behälter, Dichtungen, Auskleidungen
  • Lebensmittelindustrie: Schläuche, Förderbänder, Dichtungen, Folien
  • Automotive: Schläuche, Dichtungen, Keilriemen, Zahnriemen
  • Medizintechnik: Schläuche, Katheter, Implantate

Sondercompounds für besondere Anforderungen

Für Anwendungen in Verbindung mit Wasser oder wässrigen Lösungen, wie z.B. schwer entflammbaren Öl-in-Wasser-Emulsionen (HFA-Flüssigkeit) oder Wasser-in-Öl-Emulsionen (HFB-Flüssigkeit), stehen spezielle Sondercompounds zur Verfügung.

PUR – ein Werkstoff mit Zukunft

Polyurethan-Elastomere bieten eine breite Palette von Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten. Durch die ständige Weiterentwicklung der Werkstoffe und die Verfügbarkeit von Sondercompounds für spezielle Anforderungen sind PUR-Elastomere auch in Zukunft ein wichtiger Werkstoff für viele Anwendungen.

PVC

Polyvinylchlorid, auch bekannt als PVC oder Krevosol®, ist ein vielseitiger Werkstoff mit zahlreichen Vorteilen. In seiner reinen Form ist PVC hart und spröde, lässt sich aber durch die Zugabe von Weichmachern formbar machen und somit für verschiedenste technische Anwendungen einsetzen.

Zu den wichtigsten Eigenschaften von PVC zählen seine hervorragende Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Alkohol, Öl und Benzin. Darüber hinaus ist PVC elektrisch isolierend und aufgrund seines hohen Chloranteils schwer entflammbar. Diese Eigenschaften machen PVC zu einem idealen Material für die Herstellung von Formteilen wie Kabelknickschutztüllen, die im Spritzgießverfahren produziert werden.

Auch in flüssiger Form, als Plastisol, findet PVC Verwendung. Es dient als Grundlage für die Herstellung von getauchten Schutzkappen, die zum Schutz von Werkstücken und anderen Gegenständen eingesetzt werden.

Die Vielseitigkeit, die Langlebigkeit und die hervorragenden Eigenschaften von PVC machen diesen Werkstoff zu einem unverzichtbaren Bestandteil in zahlreichen Bereichen der Industrie und des täglichen Lebens.

Rapid Prototyping

Rapid Prototyping, oder „schneller Modellbau„, revolutioniert die Fertigung von Prototypen für Werkzeuge und Formteile. Diese innovativen Verfahren ermöglichen die kostengünstige Erstellung von funktionsfähigen Modellen vor der Serienfertigung, wodurch teure Fehlproduktionen vermieden werden.

Verschiedene Verfahren kommen zum Einsatz, jedes mit seinen eigenen Vorteilen:

3D-Druck: Vielseitig und kostengünstig, ideal für komplexe Geometrien und schnelle Designiterationen.

Selektives Lasersintern: Präzise und robust, geeignet für die Herstellung von hochbelastbaren Prototypen.

Stereolithografie: Hochauflösend und detailgetreu, perfekt für filigrane Strukturen und optische Modelle.

Vakuumguss-Technik: Präzise und Material vielfältig, ideal für die Herstellung von Prototypen mit komplexen Innenräumen.

Wasserstrahlschneiden: Flexibel und materialschonend, geeignet für die Bearbeitung von verschiedenen Materialien und Prototypen in 2D.

Dank Rapid Prototyping können Unternehmen ihre Entwicklungsprozesse optimieren, Kosten senken und Produkte schneller auf den Markt bringen. Die Verfahren ermöglichen es Designern und Ingenieuren, ihre Ideen zu visualisieren, Funktionen zu testen und Verbesserungen vor der Serienfertigung vorzunehmen.

Ob für die Automobilindustrie, den Maschinenbau oder die Medizintechnik – Rapid Prototyping ist ein unverzichtbares Werkzeug für die moderne Produktentwicklung.

Rheometer

Elastische Dichtungen werden aus Gummimischungen hergestellt, die durch Vernetzung von Rohkautschuk und weiteren Bestandteilen ihre elastischen Eigenschaften erhalten.

Ein Rheometer ist ein Laborgerät, das die viskoelastischen Eigenschaften von Kautschukmischungen während der Vernetzung misst. Es dient zur:

  • Wareneingangskontrolle und Freigabeprüfung von Gummimischungen
  • Bestimmung des Vernetzungsgrades bei einer bestimmten Temperatur und Zeitdauer

Messung:

  • Ein Teil der zweigeteilten Aufnahme mit dem runden Prüfkörper aus Kautschukmischung schwingt in einer Drehbewegung vor und zurück.
  • Die Prüfkörperaufnahme befindet sich in einer beheizten Zelle.
  • Gemessen und grafisch dargestellt wird eine Drehmomentkurve über die Zeit und Temperatur.

Rheometerkurve:

  • ML (Moment Lowest): Anfangs Viskosität der Roh Kautschukmischung, Maß der Steifigkeit des unvernetzten Kautschuks
  • MH (Moment Highest): Höchster Wert der Drehmomentkurve, Maß für den Endzustand der Vernetzung
  • Vernetzungsrate: Differenz zwischen MH und ML, Zeitspanne bis zu einem bestimmten Vernetzungsgrad (z.B. tc10, tc90)
  • Verarbeitungszeit: Zeitspanne, in der die Kautschukmischung verarbeitet werden kann (z.B. tc2)
  • Reversion: Abnahme der Härte und anderer Eigenschaften nach vollständiger Vernetzung (bei NR, CR)
  • Weiterer Anstieg des Drehmoments: Bei EPDM

Jede Gummimischung hat ihre typischen Werte für MH, ML, T2, T10 und T90.

Die Vulkameter Kurve ist somit ein „Fingerabdruck“ des Vernetzungs- und Verarbeitungsverhaltens des Kautschuks.

Rückprallelastizität

Vulkanisierter Kautschuk – also vernetzter Gummi, wie er in Reifen oder Schläuchen verwendet wird – kann Energie speichern. Diese Energie wird freigesetzt, wenn der Kautschuk nach einer Verformung wieder entspannt. Man bezeichnet dies als Rückprallelastizität.

Einfach erklärt: Ein Gummiball, der nach dem Zusammendrücken hochspringt, nutzt die Rückprallelastizität. Die gespeicherte Energie im Ball lässt ihn nach der Kompression wieder in seine ursprüngliche Form zurückspringen und gleichzeitig in die Höhe schnellen.

Messung der Rückprallelastizität:

Um die Rückprallelastizität zu messen, lässt man eine Stahlkugel aus einer definierten Höhe auf ein Gummiteil fallen. Die Höhe, bis zu der die Kugel nach dem Aufprall zurückspringt, wird gemessen. Aus dieser Sprunghöhe lässt sich die Rückprallelastizität berechnen.

Wichtige Punkte:

  • Vulkanisierter Kautschuk: Die Messung erfolgt an vernetztem Kautschuk, da dieser im Gegensatz zu unvernetzten Kautschuken wie z.B. Naturlatex die Eigenschaft der Rückprallelastizität zeigt.
  • Energiefreisetzung: Die Rückprallelastizität ist ein Maß für die gespeicherte Energie, die beim Entspannen des Kautschuks freigesetzt wird. Je höher die Rückprallelastizität, desto mehr Energie wird beim Entspannen freigesetzt.
  • Technische Anwendungen: Die Rückprallelastizität ist ein wichtiges Kriterium für die Materialauswahl in vielen Bereichen, z.B. in der Automobilindustrie (Reifen) oder im Maschinenbau (Dichtungen).

Schlagversuch

Der Schlagversuch ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Beurteilung der Zähigkeit von Werkstoffen. Dabei wird ein Probekörper des Werkstoffs mit einem Pendelhammer geschlagen und die Energie gemessen, die der Werkstoff bis zum Bruch absorbiert.

Versuchsaufbau:

Der Schlagversuch wird an einem Pendelschlagwerk durchgeführt. Das Pendelschlagwerk besteht aus einem Pendelhammer, der an einem Pendelarm befestigt ist. Der Pendelhammer wird in eine definierte Höhe angehoben und dann losgelassen. Er schlägt auf den Probekörper, der auf zwei Auflagen liegt.

Auswertung:

Die Energie, die der Werkstoff bis zum Bruch absorbiert, wird aus der Höhe des Pendelhammers vor und nach dem Schlag berechnet. Die Kerbschlagzähigkeit ist ein Maß für die Zähigkeit des Werkstoffs und wird in Joule (J) angegeben.

Einflussfaktoren:

Die Kerbschlagzähigkeit wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, z. B. von der Werkstoffart, der Temperatur, der Kerbgeometrie und der Probekörper Größe.

Anwendung:

Der Schlagversuch wird zur Entwicklung und Auswahl von Werkstoffen eingesetzt, die stoßartigen Belastungen ausgesetzt sind. Er wird auch zur Qualitätskontrolle von Werkstoffen verwendet.

Vorteile:

  • Der Schlagversuch ist ein einfaches und schnelles Prüfverfahren.
  • Er ist zerstörungsfrei, d. h. der Probekörper kann nach dem Versuch noch für andere Prüfungen verwendet werden.
  • Er ist kostengünstig.

Nachteile:

  • Die Ergebnisse des Schlagversuchs sind nicht direkt auf andere Werkstoffkennwerte übertragbar.
  • Die Kerbschlagzähigkeit ist eine temperaturabhängige Größe.
  • Der Schlagversuch ist ein relativ ungenaues Prüfverfahren.

Normen:

Der Schlagversuch ist in verschiedenen Normen genormt, z. B. in der DIN EN ISO 179-1 für Kunststoffe und in der DIN EN ISO 148-1 für metallische Werkstoffe.

Selektives Lasersintern

Das selektive Lasersintern (SLS) ist ein innovatives Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten aus pulverförmigen Materialien. In einem schichtweisen Aufbauprozess wird ein Laserstrahl eingesetzt, um selektiv die gewünschten Stellen des Pulvers zu verdichten und miteinander zu verschmelzen. So entsteht nach und nach das gewünschte 3D-Modell.

Vorteile des SLS-Verfahrens:

  • Vielfältige Materialauswahl: Verschiedene Kunststoffpulver, aber auch Metalle und Keramiken können verarbeitet werden.
  • Komplexe Geometrien: Freiformen und filigrane Strukturen lassen sich ohne Stützstrukturen realisieren.
  • Hohe Präzision: Detailreiche und maßhaltige Objekte können mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.
  • Schnelligkeit: Der Druckprozess ist im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren relativ schnell.
  • Ressourcenschonend: überschüssiges Pulver kann wiederverwendet werden.

Anwendungsbereiche:

  • Prototypenbau: SLS eignet sich ideal zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von funktionsfähigen Prototypen.
  • Rapid Manufacturing: Kleinserien und individualisierte Produkte können effizient und flexibel gefertigt werden.
  • Medizintechnik: SLS wird zur Herstellung von patientenspezifischen Implantaten und Prothesen eingesetzt.
  • Kunst und Design: komplexe und filigrane Objekte können mit SLS realisiert werden.

Voraussetzungen:

Um ein Objekt mit SLS zu drucken, bedarf es einer 3D-CAD-Konstruktion des gewünschten Bauteils. Die Datei wird dann in die Steuerungssoftware des 3D-Druckers übertragen und der Druckprozess gestartet.

Silikon

Silikone, oder genauer gesagt Polysiloxane, sind eine vielfältige Gruppe synthetischer Polymere, die in flüssiger, halb flüssiger oder fester Form auftreten können. 

Sowohl Silikonkautschuk als auch Silikonelastomere bestechen durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und Flexibilität, gepaart mit ausgezeichneten Isoliereigenschaften. Hinzu kommt, dass sie vollkommen ungiftig und lebensmittelecht sind, was sie ideal für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie macht. 

Ob Dichtungen, Formteile für elektrische Bauteile, Profile oder Flachdichtungen – die Einsatzmöglichkeiten von Silikonen sind schier grenzenlos.

Spaltextrusion

Stellen Sie sich vor, Sie pressen ein Stück Gummi zwischen zwei harte Flächen. Ersetzen Sie das Gummi nun durch einen O-Ring und die Flächen durch zwei Metallteile – fertig ist die Spaltextrusion!

Einfach gesagt, beschreibt Spaltextrusion den Prozess, bei dem ein Elastomer, wie ein O-Ring, unter Druck in den Spalt zwischen zwei Bauteilen gedrückt wird. Normalerweise dichtet der O-Ring diesen Spalt ab, aber hoher Druck, besonders wenn er pulsiert, kann ihn zerstören.

Die Folgen? Der O-Ring reißt, die Dichtung versagt und alles sifft durch. Umso wichtiger ist es, hier vorzubeugen:

  • Härte wählen: Ein härterer Werkstoff für den O-Ring hält dem Druck besser stand.
  • Stützring nutzen: Ein zusätzlicher Ring im Spalt fängt den Druck ab und entlastet den O-Ring.

Mit diesen Tricks lässt sich die Spaltextrusion vermeiden und die Dichtung hält ein Leben lang.

Spaltmaß

Das Spaltmaß bezeichnet den Abstand zwischen zwei benachbarten Bauteilen. In der Regel gilt: Je kleiner das Spaltmaß, desto höher die Qualität des Produkts. Im Automobilbau beispielsweise führen geringere Spaltmaße zu einem geringeren Luftwiderstand.

Bei der Verwendung von Dichtungen, wie z. B. O-Ringen, können allerdings zu große Spaltmaße in Verbindung mit hohem Druck und weichen Dichtelementen zu einer sogenannten Spaltextrusion führen.

Spannungsrissbildung 

Formteile und Stanzteile aus EPDM, die mit transparenten Materialien wie PMMA (Plexiglas ®) oder Polycarbonat kombiniert werden, müssen auf ihre Spannungsriss Auslösung geprüft werden. Denn Bestandteile von ungeeigneten Gummimischungen können Spannungsrisse verursachen, die zunächst als harmlose Mikrorisse („Silberfischchen“) auftreten und sich im Laufe der Zeit zu deutlich sichtbaren Rissen auswachsen können, die zum Versagen des Bauteils führen.

Verlauf und Entstehung der Spannungsrisse

Die Spannungsrisse verlaufen im 90°-Winkel zur Beanspruchungsrichtung und bilden sich bevorzugt zuerst an den Einspannstellen mit dem höchsten Zugspannungen Niveau.

Ursachen und Vermeidung von Spannungsrissen

Die Spannungsrissbildung wird durch verschiedene Faktoren begünstigt, wie z. B.:

  • Ungeeignete Gummimischungen
  • Einwirkung von aggressiven Medien
  • Hohe Zugspannungen
  • Kerben und scharfe Kanten

Um Spannungsrisse zu vermeiden, sollten folgende Maßnahmen beachtet werden:

  • Verwendung von EPDM-Mischungen mit hoher Spannungsrissbeständigkeit
  • Vermeidung von Kontakt mit aggressiven Medien
  • Minimierung von Zugspannungen
  • Vermeidung von Kerben und scharfen Kanten

Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit

Die Spannungsrissbeständigkeit von EPDM-Formteilen und Stanzteilen kann mit verschiedenen Prüfverfahren ermittelt werden. Zu den gebräuchlichsten Verfahren gehören:

  • Dehnung im Zugversuch
  • Biegeversuch
  • Kerbschlagversuch
  • Medienbeständigkeit Prüfung

Spezifisches Gewicht

Das spezifische Gewicht beschreibt, wie schwer ein bestimmtes Volumen einer Substanz im Vergleich zu Wasser ist. Man berechnet es, indem man das Gewicht des Substanzvolumens durch das Gewicht und das Volumen von Wasser bei gleicher Temperatur teilt. 

So lässt sich zum Beispiel sagen, dass Aluminium ein spezifisches Gewicht von 2,7 hat. Das bedeutet, dass ein Aluminiumblock mit dem gleichen Volumen wie Wasser 2,7-mal so schwer ist wie der Wasserblock.

Die Kenntnis des spezifischen Gewichts ist in vielen Bereichen wichtig, beispielsweise in der Chemie, der Physik und der Materialkunde. Es kann verwendet werden, um die Dichte einer Substanz zu bestimmen, die Reinheit einer Substanz zu überprüfen oder die Menge an Material in einem bestimmten Volumen zu berechnen.

Spritzscheibe

Die Spritzscheibe spielt beim Extrudieren eine zentrale Rolle. Sie formt die Gummimischung, die kontinuierlich durch sie hindurch gedrückt wird, in den gewünschten Querschnitt. Durch die präzise Gestaltung der Spritzscheibe kann so ein Profil mit spezifischen Eigenschaften hergestellt werden.

Erweiterung:

Die Spritzscheibe ist ein wichtiges Werkzeug in der Extrusionstechnologie. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Profil gibt es verschiedene Arten von Spritzscheiben.

  • Flachdüsen: Für einfache Profile mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt.
  • Runddüsen: Für runde Profile, wie z. B. Schläuche oder Rohre.
  • Profildüsen: Für komplexe Profile mit speziellen Formen.

Die Auswahl der richtigen Spritzscheibe ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts. Die Spritzscheibe muss daher präzise gefertigt sein und aus einem Material bestehen, das den hohen Temperaturen und Drücken im Extrusionsprozess standhält.

Sprödigkeit

Sprödigkeit beschreibt die Neigung eines Materials, bei Belastung zu brechen oder zu zerbröckeln, anstatt sich plastisch zu verformen. Sehr harte Materialien wie Glas oder Keramik reißen daher nahe der Elastizitätsgrenze, also schon bei geringer Verformung, ohne große Vorwarnung. Man spricht in diesem Fall von einem Sprödbruch.

Im Gegensatz dazu zeigen Kunststoffe ein anderes Verhalten. Sie verformen sich deutlich, bevor sie schließlich durch die Verformung brechen. Dieser Prozess wird als Verformungsbruch bezeichnet.

Die Sprödigkeit der meisten Materialien nimmt bei sinkenden Temperaturen zu. Dies liegt daran, dass die Atome bei Kälte weniger beweglich sind und sich daher leichter voneinander lösen können, was zu Rissen und Brüchen führt.

Beispiele für spröde Materialien:

  • Glas
  • Keramik
  • Stein
  • Gusseisen
  • Hartmetall

Beispiele für zähe Materialien:

  • Stahl
  • Kupfer
  • Aluminium
  • Gummi
  • Holz

Statische Dichtungssysteme

Statische Dichtungssysteme kommen zum Einsatz, um zwei oder mehr Bauteile gegeneinander abzudichten und somit den Austritt von Flüssigkeiten oder Gasen zu verhindern. Sie werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, wie zum Beispiel im Maschinenbau, in der Automobilindustrie und in der chemischen Industrie.

Haftungsausschluss: Für die Dichtigkeit der Dichtungssysteme auf den Bauteilen wird keine Haftung übernommen. Die Dichtigkeit wird durch die Verpressung der Dichtung in der Einbausituation erreicht.

Werkstoffe: Statische Dichtungssysteme können aus allen Elastomeren hergestellt werden. Die Auswahl des Werkstoffs hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, wie zum Beispiel der Temperatur, dem Druck und dem abzudichtenden Medium.

Stereolithografie

Die Stereolithografie, auch bekannt als STL oder SLA, ist ein Verfahren zur Rapid-Prototypen-Herstellen, bei dem ein Werkstück schichtweise aus einem lichtempfindlichen Kunststoff entsteht.

Der Prozess beginnt mit einem Bad, das mit den flüssigen Monomeren dieses Kunststoffs gefüllt ist. Mithilfe von computergenerierten CAD-Daten wird ein Laserstrahl gesteuert, der die gewünschte Form in die Flüssigkeit „zeichnet“. An den Stellen, die vom Laser getroffen werden, härtet der Kunststoff aus und bildet so die erste Schicht des Werkstücks.

Anschließend wird die Plattform, auf der sich das entstehende Objekt befindet, um eine geringe Schichtdicke abgesenkt. Der Laser belichtet erneut die nächste Schicht des flüssigen Kunststoffs, die wiederum aushärtet. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das gesamte Werkstück vollständig aufgebaut ist.

Die Stereolithografie ermöglicht die Herstellung von hochpräzisen und detailreichen Prototypen mit glatten Oberflächen. Das Verfahren ist ideal für die schnelle und kostengünstige Fertigung von komplexen Geometrien, die mit anderen Verfahren nur schwer oder gar nicht hergestellt werden können.

Vorteile der Stereolithografie:

  • Hohe Präzision und Detailgenauigkeit
  • Glatte Oberflächen
  • Schnelle und kostengünstige Fertigung
  • Möglichkeit zur Herstellung komplexer Geometrien

Nachteile der Stereolithografie:

  • Relativ teure Materialien
  • Begrenzte Auswahl an Materialien
  • Lichtempfindlichkeit des Kunststoffs kann zu Verformungen führen

Tempern

Was ist Tempern?

Das Tempern ist eine Wärmebehandlung, die nach dem Formgebungsprozess von Gummiformteilen, O-Ringen und Dichtungen durchgeführt wird.

Warum ist Tempern notwendig?

  • Vollständige Vernetzung des Elastomers: Durch die Temperung wird die Vernetzung des Elastomers abgeschlossen, was zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften führt.
  • Entfernung von flüchtigen Bestandteilen: Flüchtige Bestandteile und Spaltprodukte der Vernetzungsreaktionen werden durch Verdampfen entfernt. Dies führt zu geruchsneutralen oder geruchlosen Teilen und ist besonders wichtig, wenn die Dichtung für den Kontakt mit Lebensmitteln oder Trinkwasser vorgesehen ist.
  • Verbesserung der physikalischen Eigenschaften: Die Temperung kann die physikalischen Eigenschaften des Gummiformteils verbessern, z. B. die Druckverformungsrest und die Stabilität bei hohen Einsatztemperaturen.

Welche Faktoren beeinflussen die Temperung?

  • Materialtyp: Die optimalen Temperparameter (Temperatur und Zeitdauer) sind vom Materialtyp abhängig.
  • Vernetzungssystem: Das Vernetzungssystem des Gummis beeinflusst die Temperparameter.
  • Gewünschte Verwendung: Die gewünschte Verwendung des Gummiformteils kann die Temperparameter beeinflussen.

Welche Arten von Tempern gibt es?

  • Standard Tempern: Dies ist die am häufigsten verwendete Art des Temperns und wird bei Gummiprodukten mit Peroxid- oder Bisphenol-Vernetzen durchgeführt.
  • Spezielle Temperung: Diese Art des Temperns wird bei Dichtungen aus Gummimischungen mit schwefelhaltigem Vernetzer verwendet, um bestimmte physikalische Eigenschaften zu verbessern.

Worauf ist beim Tempern zu achten?

  • Temperdauer: Die stärkste Verbesserung der Eigenschaften wird innerhalb der ersten 2 – 4 Stunden im Temperofen erzielt.
  • Temperatur: Die Temperatur muss so gewählt werden, dass sie unterhalb der Schmelztemperatur des Elastomers liegt.
  • Luftstrom: Es muss sichergestellt sein, dass ausreichend Luft um jeden einzelnen Artikel strömen kann.
  • Materialverträglichkeit: Unterschiedliche Elastomerprodukte sollten nicht im selben Temperofen getempert werden, um eine Kontamination zu vermeiden.

Thermoplastische Elastomere

Thermoplastische Elastomere (TPE) sind eine besondere Materialgruppe, die Eigenschaften von Kunststoffen und Elastomeren vereint. Sie sind weich bis hart und gleichzeitig flexibel und dehnbar.

Verformbarkeit und Wiederverwertbarkeit

Ein großer Vorteil von TPE ist ihre Verformbarkeit unter Wärmezufuhr. Sie lassen sich schmelzen und können dann erneut verarbeitet werden. So können sie beispielsweise zu neuen Produkten geformt, geschweißt oder extrudiert werden.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Eigenschaften von TPE machen sie zu einem vielseitigen Material für unterschiedlichste Anwendungen. Sie finden sich in:

  • Dichtungen und Profilen: TPE-Dichtungen sind wasserdicht und flexibel, wodurch sie ideal für den Einsatz in Fenstern, Türen und anderen Anwendungen sind.
  • Schläuchen und Kabeln: TPE-Schläuche sind widerstandsfähig und flexibel, gleichzeitig aber auch leicht und einfach zu verarbeiten.
  • Werkzeuggriffen: TPE-Griffe bieten ein angenehmes Griffgefühl und sind gleichzeitig rutschfest und robust.
  • Sportartikeln: TPE wird in vielen Sportartikeln verwendet, wie z.B. in Schuhen, Bällen und Griffen, da es flexibel, leicht und dämpfend ist.

Recycling und Nachhaltigkeit

Ein weiterer Vorteil von TPE ist ihre Recyclingfähigkeit. TPE können am Ende ihrer Lebensdauer geschmolzen und zu neuen Produkten verarbeitet werden. Dies trägt zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei.

Toleranz

Was ist Toleranz?

In der Dichtungstechnik beschreibt Toleranz das zulässige Maß an Abweichung von einem Sollzustand, ohne dass die Funktion der Dichtung beeinträchtigt wird. Anders gesagt, es ist der Spielraum, in dem Abweichungen toleriert werden können, ohne negative Folgen für die Leistung der Dichtung zu haben.

Warum ist Toleranz wichtig?

Toleranzen sind in der Dichtungstechnik aus mehreren Gründen wichtig:

  • Serienfertigung: Um Serienteile in gleichbleibender Qualität herstellen und liefern zu können, müssen die Toleranzen genau definiert sein.
  • Funktionssicherheit: Die Toleranzen müssen so gewählt sein, dass die Dichtung auch bei Abweichungen vom Sollzustand ihre Funktion sicher erfüllen kann.
  • Wirtschaftlichkeit: Toleranzen sollten so groß wie möglich sein, um die Kosten für die Herstellung und Prüfung der Dichtungen zu minimieren.

Toleranzberechnung

Die Toleranzberechnung ist ein wichtiger Bestandteil der Dichtungstechnik. Sie dient dazu, die zulässigen Abweichungen von den Soll-Maßnahmen zu bestimmen. Die Toleranzberechnung berücksichtigt verschiedene Faktoren, wie z. B.:

  • Werkstoffeigenschaften
  • Herstellungsverfahren
  • Einsatzbedingungen
  • Anforderungen an die Dichtheit

Torsion

Im Torsionsversuch erforscht man das Verhalten von Werkstoffen unter dynamischer Verdrehbeanspruchung. Dabei liegt der Fokus auf dem elastischen Bereich, also der Verformung, die nach Entlastung wieder vollständig zurückgeht. 

Untersucht werden sowohl die Eigenschaften des Materials selbst (elastisches Verhalten) als auch seine Fähigkeit, Schwingungen zu dämpfen (Dämpfungsverhalten). Die Verdrehung erfolgt mit geringer Frequenz, um die Materialeigenschaften genau zu erfassen und unerwünschte Einflüsse zu minimieren.

Mit dem Torsionsversuch lassen sich verschiedene Materialeigenschaften bestimmen, wie zum Beispiel:

  • Elastizitätsmodul: Dieser Wert beschreibt, wie steif ein Material ist und wie stark es sich unter Belastung verformt.
  • Dämpfungskapazität: Hier wird gemessen, wie effektiv ein Material Schwingungen absorbieren und in Wärme umwandeln kann.
  • Schubmodul: Dieser Wert beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Scherkräfte, die zur Verschiebung von Materialschichten gegeneinander führen.

Der Torsionsversuch ist ein wichtiges Werkzeug in der Materialforschung und -entwicklung. Er hilft dabei, neue Werkstoffe mit gewünschten Eigenschaften zu finden und bestehende Materialien zu optimieren.

Vakuumguss

Der Vakuumguss ist eine weit verbreitete, schnelle und kostengünstige Technik, um Urmodelle zu vervielfältigen. 

Dabei werden Formen aus Silikon Kautschuk verwendet, und um Lufteinschlüsse zu vermeiden, kommt eine Vakuumkammer zum Einsatz. Hauptanwendungsgebiet der Technik ist die Herstellung von Polyurethan- und Silikonteilen.

Im Detail:

  • Urmodell: Das Urmodell kann aus verschiedenen Materialien bestehen, z. B. aus Kunststoff, Metall oder 3D-Druck.
  • Silikonform: Die Silikonform wird um das Urmodell herum hergestellt. Das Silikon härtet aus und bildet eine flexible Form, die leicht vom Urmodell entfernt werden kann.
  • Vakuumkammer: Die Silikonform wird in die Vakuumkammer platziert. Die Luft wird aus der Kammer entfernt, wodurch ein Vakuum entsteht.
  • Gießharz: Das Gießharz, z. B. Polyurethan oder Silikon, wird in die Vakuumkammer eingefüllt. Das Vakuum saugt das Harz in die Silikonform und füllt alle Hohlräume aus.
  • Aushärten: Das Gießharz härtet in der Silikonform aus. Nach dem Aushärten kann das fertige Teil aus der Form entnommen werden.

Verhalten gegen Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase (DIN 53521)

Vulkanisate, also vernetzte Kautschuk Materialien, kommen in vielfältigen Anwendungen mit unterschiedlichen Medien wie Ölen, Lösungsmitteln, Säuren, Laugen, Wasserdampf oder Gasen in Kontakt. Diese Medien können im Laufe der Zeit die Eigenschaften der Vulkanisate verändern.

Zwei wichtige Prozesse spielen dabei eine Rolle:

  • Quellung: Die Aufnahme von Medien durch das Vulkanisat führt zu einer Vergrößerung des Volumens.
  • Herauslösen von Bestandteilen: Mischungsbestandteile des Gummis können durch die Medien herausgelöst werden.

Beide Prozesse beeinflussen die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate negativ. Um die Auswirkungen dieser Veränderungen zu bestimmen, wird die Norm DIN 53521 angewandt.

Prüfverfahren nach DIN 53521:

In dieser Norm werden Prüfverfahren beschrieben, um das Verhalten von Vulkanisaten gegenüber verschiedenen Medien zu untersuchen. Dazu werden die Vulkanisate für eine bestimmte Zeit bei definierten Temperaturen den jeweiligen Medien ausgesetzt.

Messung der Auswirkungen:

An den Vulkanisaten werden verschiedene Eigenschaften gemessen, um die Auswirkungen der Medien zu quantifizieren. Dazu gehören:

  • Quellung: Die Zunahme des Volumens
  • Härte: Die Widerstandsfähigkeit gegen Eindringen
  • Zugfestigkeit: Die maximale Spannung, die das Material aushält
  • Dehnung: Die maximale Verlängerung des Materials

Ergebnis:

Die Ergebnisse der Prüfungen nach DIN 53521 liefern wichtige Informationen über die Beständigkeit von Vulkanisaten gegenüber verschiedenen Medien. Diese Informationen sind notwendig, um geeignete Materialien für bestimmte Anwendungen auszuwählen.

Vernetzungschemikalien

Kautschuk ist ein natürliches oder synthetisches Material, das aus langen Molekülketten besteht. Diese Molekülketten können durch chemische Vernetzung miteinander verbunden werden, um ein netzartiges Geflecht zu bilden. Dadurch wird der Kautschuk fester und widerstandsfähiger.

Die Vernetzung erfolgt in der Regel mit Schwefel oder Peroxiden. Schwefel ist ein preiswertes und vielseitiges Vernetzungsmittel, das für die Herstellung von Reifen, Schläuchen und anderen Elastomerprodukten verwendet wird. Peroxide sind teurer als Schwefel, aber sie ermöglichen eine schnellere Vernetzung und somit kürzere Herstellzyklen.

Um die Vernetzung zu beschleunigen und zu verbessern, werden häufig Beschleuniger und Aktivatoren eingesetzt. Beschleuniger sind organische Verbindungen, die die Reaktion zwischen dem Vernetzungsmittel und den Kautschuk Molekülen fördern. Aktivatoren sind Metallsalze, die die Zersetzung des Vernetzungsmittels beschleunigen.

Die Vernetzung von Kautschuk ist ein wichtiger Prozess in der Herstellung von Elastomerprodukten. Durch die Vernetzung wird der Kautschuk fester, widerstandsfähiger und langlebiger.

Volumenquellung, -schrumpfung

Elastomere sind Werkstoffe, die sich durch ihre hohe Dehnbarkeit und Elastizität auszeichnen. Sie finden in vielen Bereichen Anwendung, z. B. in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Medizintechnik.

Die chemische Beständigkeit von Elastomeren ist ein wichtiges Kriterium für ihre Einsatzfähigkeit. Sie beschreibt, wie gut ein Elastomer gegenüber verschiedenen Chemikalien beständig ist.

Indikatoren für die chemische Beständigkeit

Zwei wichtige Indikatoren für die chemische Beständigkeit von Elastomeren sind die Volumenquellung und die Volumenschrumpfung:

  • Volumenquellung: Ein Elastomer quillt, wenn er in Kontakt mit einer Flüssigkeit kommt, die von dem Elastomer aufgenommen wird. Die Volumenquellung ist ein Maß dafür, wie stark ein Elastomer von einer Flüssigkeit angegriffen wird.
  • Volumenschrumpfung: Ein Elastomer schrumpft, wenn er in Kontakt mit einer Flüssigkeit kommt, die den Weichmacher aus dem Elastomer herauslöst. Die Volumenschrumpfung ist ein Maß dafür, wie stark ein Elastomer durch eine Flüssigkeit geschädigt wird.

Wartung von Elastomererzeugnissen

Um die Langlebigkeit und Funktionsfähigkeit von Elastomererzeugnissen zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Wartung erforderlich. Hierbei sind folgende Punkte zu beachten:

Reinigung:

  • Verwenden Sie Seife und warmes Wasser, um die Elastomerteile zu reinigen.
  • Vermeiden Sie aggressive Reinigungsmittel wie Benzin, Verdünner oder Lösungsmittel, da diese das Material beschädigen können.
  • Reinigen Sie die Elastomerteile vorsichtig mit einem weichen Tuch oder einer Bürste.

Trocknung:

  • Lassen Sie die gereinigten Elastomerteile vollständig an der Luft trocknen.
  • Verwenden Sie keine Heizkörper, Fön oder andere Wärmequellen, um die Elastomerteile zu trocknen, da dies zu Rissen oder Verformungen führen kann.
  • Achten Sie darauf, dass die Elastomerteile vollständig trocken sind, bevor Sie sie wieder einbauen oder verwenden.

Lagerung:

  • Lagern Sie Elastomerteile an einem kühlen, trockenen und dunklen Ort.
  • Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung und hohe Temperaturen, da diese das Material altern lassen können.
  • Lagern Sie Elastomerteile nicht in der Nähe von aggressiven Chemikalien oder Lösungsmitteln.

Allgemeine Hinweise:

  • Überprüfen Sie Elastomerteile regelmäßig auf sichtbare Beschädigungen wie Risse, Abnutzungen oder Verformungen.
  • Ersetzen Sie beschädigte Elastomerteile sofort, um die Sicherheit und Funktionsfähigkeit der Maschine oder Anlage zu gewährleisten.
  • Beachten Sie die spezifischen Wartungsanweisungen des Herstellers der Elastomerteile.

Wasserstrahlschneiden

Mit Wasserstrahlschneiden lassen sich weiche Werkstoffe wie Gummi, Zellkautschuke, Kunststoffe, Folien und Schaumstoffe präzise und effizient zuschneiden. Das Verfahren nutzt einen mit hohem Druck durch eine Düse gepumpten Wasserstrahl, der das Material sauber und ohne thermische Beeinflussung trennt.

Vorteile gegenüber Stanzen:

  • Präzise Schnitte: Der Wasserstrahl ermöglicht saubere und gratfreie Schnittkanten, ohne dass es zu Materialverformungen kommt.
  • Keine konkave Schnittflächen: Im Gegensatz zum Stanzen entstehen beim Wasserstrahlschneiden keine unerwünschten Vertiefungen an der Schnittkante.
  • Vielfältige Einsatzmöglichkeiten: Das Verfahren ist geeignet für eine Vielzahl von Materialien und Dicken.
  • Kostengünstig: Wasserstrahlschneiden ist eine preiswerte Methode, Prototypen ohne aufwändigen Werkzeugbau zu erstellen.

Ideal für Prototypenbau und Kleinserien:

Wasserstrahlschneiden ist besonders geeignet für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien. Die schnelle und flexible Bearbeitung ermöglicht es, Designänderungen zügig umzusetzen und individuelle Anforderungen zu erfüllen.

Weichmacher

Neben Kautschuk und Füllstoffen zählen Weichmacher zu den wichtigen Bestandteilen von Gummimischungen. Diese Zusätze, hauptsächlich mineralische Öle und Ester, beeinflussen sowohl die Verarbeitung der Mischung als auch die Eigenschaften des fertigen Elastomers.

Weichmacher machen den Gummi geschmeidiger und flexibler, was die Verarbeitung erleichtert. Sie verbessern auch die Kälteflexibilität, indem sie den thermoelastischen Bereich des Materials zu niedrigeren Temperaturen verschieben. So bleibt der Gummi auch bei Kälte elastisch und einsetzbar.

Allerdings haben Weichmacher einen Nachteil: Sie können an die Oberfläche des Gummiproduktes wandern (migrieren). Dieser Prozess kann zu unerwünschten Veränderungen der Eigenschaften führen, beispielsweise zu einer Verringerung der Härte und Festigkeit. Um dies zu verhindern, werden oft Antioxidantien und Stabilisatoren zugegeben.

Die Migration von Weichmachern ist ein komplexer Prozess, der von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel der Art des Weichmachers, der Polymermatrix und den Umgebungsbedingungen. Die genaue Funktionsweise und die Auswirkungen auf die Eigenschaften des Gummis sind noch nicht vollständig verstanden.

Weiterreißwiderstand

Der Weiterreißwiderstand beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen das Weiterreißen, nachdem es bereits einen Schnitt oder Riss erlitten hat. Man misst ihn in Newton pro Millimeter (N/mm) und bestimmt ihn mithilfe einer Zugprüfmaschine. Es gibt zwei genormte Verfahren: die Streifenprobe (DIN 53507) und die Winkelprobe nach Graves (DIN 53515).

Streifenprobe:

Bei der Streifenprobe wird ein Probekörper in Form eines Streifens mit einem definierten Schnitt versehen. Anschließend wird der Streifen an beiden Enden gespannt und die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Riss weiterzureißen.

Winkelprobe nach Graves:

Bei der Winkelprobe nach Graves wird ein Probekörper in Form eines Winkels mit einem definierten Schnitt versehen. Die Schenkel des Winkels werden dann in entgegengesetzte Richtungen gespannt und die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Riss weiterzureißen.

Der Weiterreißwiderstand ist ein wichtiges Materialkennzeichen für viele Anwendungen, z. B. für Reifen, Folien, Textilien und Dichtungen. Ein hoher Weiterreißwiderstand ist wichtig, um ein unkontrolliertes Weiterreißen des Materials zu verhindern, z. B. bei einem Unfall oder bei starker Beanspruchung.

Zeitschwingversuch

Kunststoffe, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, lassen sich nicht mit statistischen Kurz- und Langzeit-Kennwerten bewerten. Um ihr Verhalten unter schwingender Belastung zu ermitteln, werden Zeitschwingversuche durchgeführt. 

Diese Versuche liefern wichtige Informationen darüber, wie sich der Kunststoff unter verschiedenen Bedingungen verhält, z. B. bei unterschiedlichen Frequenzen, Amplituden und Temperaturen.

Die Ergebnisse der Zeitschwingversuche ermöglichen es, die Lebensdauer von Kunststoffbauteilen zu prognostizieren und die optimale Dimensionierung für die jeweilige Anwendung zu finden.

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit spielt eine wichtige Rolle bei der Beurteilung der Belastbarkeit eines Materials. Sie gibt an, wie viel Zugkraft ein Material maximal aushalten kann, bevor es reißt oder bricht. Gemessen wird die Zugfestigkeit in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²).

Ermittelt wird die Zugfestigkeit mithilfe eines Zugversuchs. Dabei wird eine genormte Probe des Materials bis zum Bruch gedehnt. Die maximale Zugkraft, die während des Versuchs auf die Probe ausgeübt wird, wird in Relation zum ursprünglichen Querschnitt der Probe gesetzt.

Kunststoffe zeigen ein besonderes Verhalten bei der Zugfestigkeit. Nach Überschreiten der Zugfestigkeit dehnen sie sich weiter, ohne zu reißen. Dabei verringert sich jedoch der Querschnitt der Probe, bis sie schließlich einschnürt und bricht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zugfestigkeit ein wichtiges Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Zugbelastungen ist. Sie ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl von Materialien für verschiedene Anwendungen.

Zugversuch

Der Zugversuch ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen unter homogenen, einachsigen Zugspannungen dient. Mittels dieses Versuchs lassen sich wichtige Materialkennwerte wie Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, Bruchdehnung und Streckgrenze bestimmen.

Versuchsaufbau:

Der Zugversuch wird an einer Zugprüfmaschine durchgeführt. Die zu untersuchende Probe wird dabei in die Maschine eingespannt und mit einer definierten Zugkraft beaufschlagt. Die Kraft und die damit verbundene Dehnung der Probe werden während des Versuchs kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet.

Ergebnisse:

Die wichtigsten Ergebnisse des Zugversuchs werden in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt. Dieses Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen der aufgebrachten Spannung und der resultierenden Dehnung des Werkstoffs.

Auswertung:

Anhand des Spannungs-Dehnungs-Diagramms lassen sich verschiedene Materialkennwerte bestimmen:

  • Zugfestigkeit: Die maximale Spannung, die der Werkstoff bis zum Bruch tragen kann.
  • Elastizitätsmodul: Ein Maß für die Steifigkeit des Werkstoffs.
  • Bruchdehnung: Die Dehnung des Werkstoffs bis zum Bruch.
  • Streckgrenze: Die Spannung, bei der der Werkstoff beginnt, sich plastisch zu verformen.

Zusammenhang zwischen Bruchdehnung und Länge:

Die Bruchdehnung setzt sich aus Gleichmaßdehnung und Einschnürdehnung zusammen. Die Gleichmaßdehnung ist die Dehnung, die über die gesamte Länge der Probe verteilt auftritt. Die Einschnürdehnung hingegen ist die zusätzliche Dehnung, die in der Einschnürungsstelle der Probe auftritt.

Die Länge der Probe hat Einfluss auf die Bruchdehnung. Je länger die Probe, desto größer ist die Einschnürungsstelle und desto geringer die Bruchdehnung.

Anwendung:

Der Zugversuch ist ein wichtiges Prüfverfahren in der Materialwissenschaft und -technik. Er wird zur Qualitätskontrolle von Werkstoffen, zur Entwicklung neuer Materialien und zur Dimensionierung von Bauteilen eingesetzt.