Dehnung bei Elastomeren

Dehnung beschreibt die Längenänderung eines Werkstoffs unter mechanischer oder thermischer Belastung, ausgedrückt als prozentualer Anteil der ursprünglichen Länge. In der Elastomertechnik ist die Dehnung eine der wichtigsten Werkstoffkenngrößen: Sie gibt Auskunft darüber, wie flexibel und deformierbar ein Elastomerist – und damit, für welche Einbausituationen und Belastungsarten es geeignet ist.

Die Dehnung (Epsilon) ergibt sich aus der Formel: Epsilon = (Delta L / L₀) × 100 % wobei Delta L die Längenänderung und L₀ die ursprüngliche Länge des Prüfkörpers ist.

Reißdehnung: das Maß für die Dehngrenze

Ein besonders praxisrelevanter Kennwert ist die Reißdehnung (auch Bruchdehnung genannt): Sie gibt an, bei welcher prozentualen Dehnung ein Prüfkörper unter Zugbelastung versagt – also reißt. Ermittelt wird sie standardmäßig im Zugversuch an genormten Prüfkörpern (z. B. Schulterstäbe nach DIN ISO 37).

Typische Reißdehnungswerte für Elastomere liegen je nach Werkstoff und Compound zwischen 100 % und über 700 %. Zum Vergleich: Stahl dehnt sich vor dem Bruch in der Regel nur wenige Prozent. Diese enorme Dehnfähigkeit ist eine der charakteristischen Eigenschaften von Kautschuk-basierten Werkstoffen und macht sie für Dichtungs-, Dämpfungs- und Ausgleichsaufgaben besonders geeignet.

Thermische Ausdehnung

Neben der rein mechanischen Dehnung unter Kraft verändern auch Temperaturschwankungen die Abmessungen eines Bauteils. Die Wärmeausdehnung von Elastomeren ist dabei im Vergleich zu Metallen etwa um den Faktor 10 größer.

Das spielt bei Dichtungsanwendungen mit wechselnden Temperaturen eine Rolle: Ein O-Ring oder eine Profildichtung, die bei tiefen Temperaturen eingebaut wird, dehnt sich bei Betriebstemperatur aus – was die Einbaukompression und damit die Anpresskraft an der Dichtstelle verändert. Diese thermische Komponente muss bei der Auslegung von Dichtstellen mit großen Temperaturschwankungen berücksichtigt werden.

Dehnung im Zusammenspiel mit anderen Kennwerten

Die Reißdehnung allein sagt noch nicht aus, wie ein Werkstoff im Einsatz tatsächlich versagt. Entscheidend sind immer mehrere Kennwerte gemeinsam:

• Zugfestigkeit– die Kraft, die beim Reißen pro ursprünglicher Flächeneinheit wirkt. Zusammen mit der Reißdehnung ergibt sich ein vollständiges Bild des Versagensverhaltens
• Weiterreißwiderstand– wie stark ein bereits angerissener Prüfkörper weiteren Kräften widersteht. Besonders relevant für dynamisch beanspruchte Bauteile
• Deformation – ob die Dehnung reversibel (elastisch) oder dauerhaft (plastisch) ist, entscheidet über die Langzeittauglichkeit eines Dichtelements

Hohe Reißdehnung bei gleichzeitig guter Zugfestigkeit und niedrigem Druckverformungsrest kennzeichnet einen Werkstoff, der mechanisch robust, elastisch rückstellfähig und damit für anspruchsvolle Dichtungsanwendungen geeignet ist.