Elastomereigenschaften

Temperatur

Jeder Elastomerwerkstoff hat einen spezifischen Betriebstemperaturbereich welcher von mehreren Faktoren beeinflusst wird: Medienverträglichkeit, dynamischer or statischer Betrieb und Dichtungsdesign.

Viele Kriterien nehmen Einfluss auf die Betriebstemperatur von Elastomeren.  Alle dynamischen Belastungen und Schockbelastungen sollten bei Temperaturen unter dem angegebenen Minusgrenzwertes eines Werkstoffes vermieden werden.  Elastomere die bei statischen Bedingungen unterhalb des Niedrigtemperaturbereichs gelagert werden, gewinnen nach der Aufwärmzeit die physikalischen Eigenschaften wieder zurück.

Bei erhöhten Temperaturen ist das Kurzzeit- und Langzeitbetriebslimit jedes Elastomers zu berücksichtigen. Elastomere die dem extremen Grenzwert ausgesetzt sind können einen schnelleren Verlust an Flexibilität erreichen was einen übermässigen Druckverformungsrest und eine verkürzte Lebensdauer des O-Rings zur Folge haben kann. Zudem wird bei einigen Elastomeren bei hohen Temperaturen die Volumenschwellung und Aushärtung beeinflusst.

Härte

Der Begriff Härte ist die Messung des Werkstoffwiderstands gegenüber einer bestimmten angewendeten Verformungskraft mittels eines standardisierten Eindringwerkzeuges. Die Härte wird in IRHD Gradeinheiten von IRHD (International Rubber Hardness Degrees).  Generell ist es die Masseinheit an standardisierten Teststücken. Es ist auch die Einheit für die Mikrohärteprüfung des Fertigteils (z.B. die Schnurstärke). Standardwerkstoffe sind nominal 70 IRHD. Superior kann jedoch auch Werkstoffe von 30-90 IRHD liefern. Die Auswahl der Härte ist abhängig von der spezifischen Anwendungsanforderungen.

Zum Beispiel:

Weichere Werkstoffe

• verformen schneller unter der Last (Abdeckung, Gehäusemontage) und passen sich an Oberflächenunreinheiten an.
• niedrigeres Stick/Slip Effekt
• höhere Laufreibung

Härtere Werkstoffe

• höherer Extrusionswiderstand
• niedrigere Laufreibung
• höherer Stick/Slip Effekt

Die Härte wird generell als nomaler Wert mit +/- 5 Punkten Toleranz ausgedrückt.

Druckverformungsrest

Dies ist die Messung des Elastizitätverlustes eines Werkstoffes. Ein standardisierter zylindrischer Probekörper wird mit einer definierten Ladung belastet bei vorgegebenen Temperatur- und Zeitparametern (z.B. 24 Stunden bei 100⁰C). Die Testverpressung beträgt üblicherweise 25% der ursprünglichen Höhe.

Die Messung der Schnurstärkenentspannung erfolgt bei Raumtemperatur und das Endergebnis der nicht wieder gewonnen Höhe wird als Prozentsatz ausgedrückt. Generell ist festzustellen, dass je besser die Werkstoffelastizität, desto niedriger der Druckverformungsrest. Dies ist eine sehr wichtige Werkstoffeigenschaft, da bei hohem Druckverformungsrest Undichtigkeiten auftreten.

Reisskraft

Dies ist die Kraft die eingesetzt werden muss um einen Normprobekörper bei vorgegebener Dehnungsrate zu zerreissen und dieser Wert wird als Kraft pro Flächeneinheit ausgedrückt.

In der Praxis ist diese Eigenschaft für den Endverbraucher bei der Werkstoffauswahl nicht von Nutzen, da die effiziente Abdichtung eines korrekt eingebauten O-Rings nicht von der Reisskraft abhängt.

Reissdehnung

Die Reissdehnung wird zum Zeitpunkt des Bruches eines belasteten Testkörpers gemessen und wird als Prozentsatz ausgedrückt.

Der Prozentsatz ist ein wichtiger Punkt hinsichtlich der Auswahl des passenden Werkstoffes da z.B. bei der Montage ggf. eine grössere Werkstoffdehnung benötigt wird.

Reissfestigkeit

Widerstand gegen ein Weiterreissen eines z.B. bei Montage erlittenen Schadens.

Gasdurchlässigkeit

Elastomere sind gasdurchlässig und die Gase dringen ein, breiten sich aus und verflüchtigen sich anschliessend über die Niedrigdruckseite.

Die Eindringungsrate ist abhängig von Temperatur, Druck, Gasart und Elastomertyp und kann kritisch hinsichtlich Vakuum und Gaseindämmung sein.

Um Gasdurchlässigkeit zu reduzieren:

• O-Ringe mit grösserer Schnurstärke verwenden.
• Mehr Druck anwenden
• Oberflächenbehandlung optimieren
• Elastomere mit hoher Dichte verwenden

Abnutzung

Der Abnutzungswiderstand ist der Ausdruck für Verschleissfestigkeit.

HNBR Werkstoffe verfügen über die beste Verschleissfestigkeit. NBR und EPDM bieten gute Verschleissfestigkeit und FKM hat eine geringe Verschleissfestigkeit.

Verschleissfestigkeit verbessert sich mit steigender Härte (bis zu 80 IRHD). Allerdings verfügen Silikon und Fluorsilikon über eine geringe Verschleissfestigkeit und sollten nur für statische Anwendungen eingesetzt werden.

Farbe

Elastomere werden normalerweise mit dem Zusatz von Kohlenstofffüllern zusammengestellt und daher ist die Mehrzahl der Elastomere schwarz. Die Kohlenstofffüller bieten Beständigkeit und Hitzewiderstand.

Superior entwirft und produziert auch farbige Werkstoffe für den Grossteil der Werkstoffpalette.  Die Farben dienen in erster Linie zur Kennzeichnung bei sicherheitskritischen Anwendungen und zur Differenzierung ähnlicher Grössen in der Fertigungsanlage.

Bitte nehmen Sie mit unserer Materialwissenschaft Kontakt auf hinsichtlich Anwendung und Farbenverfügbarkeit +44 (0) 1202 854300.

Unsere Werkstoffbroschüre dient Ihnen zur Materialauswahl.

Alterung

Hitzealterungstests dienen zur Aufzeichnung von Eigenschaftsveränderungen der Elastomeren.

Härte, Reisskraft und Reissdehnung werden gemessen und mit den Ursprungswerten verglichen.

Luft- und relevante Flüssigkeitsalterung innerhalb einer Standardzeit und Standardtemperaturdauer sind bedeutend hinsichtlich des Vergleichs der Lebenserwartung von Elastomeren. Die Standardtestbedingungen lauten wie folgt:

• NBR: 24/70 Std bei 100⁰C
• EPDM: 24/70 Std bei 120⁰C
• FKM: 24/70 Std bei 200⁰C
• VMQ: 24/70 Std bei 200⁰C

Werden Elastomere über die genannten Parameter hinaus beansprucht, entstehen Risse und/oder Verhärtungen.

Niedrigtemperaturflexibilität

Der TR Test (Niedrigtemperatur Retraktionstest) zeigt die Messung des Rückstellungvermögens eines Elastomermaterials nach Niedrigtemperaturaussetzung.

Der Test, welcher als ISO2921 bezeichnet wird, besteht aus der Dehnung eines Probekörpers mit einer Länge von 50 oder 100mm und der Platzierung dieses Probekörpers in ein Tieftemperaturbad von -70⁰C. DerTestkörper kann sich zurückverformen während die Temperatur um konstant 1⁰C pro Minute erhöht wird.

Die prozentuale Rückstellung wird der Temperatur gegenübergestellt und die Retraktionswerte werden automatisch aufgezeichnet. Die wichtigsten Werte sind TR10, TR30, TR50 und TR70 und von besonderem Interesse sind TR10 und TR70.