Elastomer-Charakteristika

Elastomere sind das Ergebnis komplexer Rezepturen aus Kautschuk, Füllstoffen, Weichmachern, Vernetzungschemikalien und Alterungsschutzmitteln.

Jede Kombination ergibt ein Compound mit einem spezifischen Eigenschaftsprofil. Damit dieses Profil reproduzierbar und für die jeweilige Anwendung verlässlich ist, müssen die charakteristischen Eigenschaften des Elastomers systematisch geprüft und dokumentiert werden.

Für O-Ringe, Dichtungen, Profile und Formteile ist eine lückenlose Mischungskontrolle die Voraussetzung dafür, dass Ausfälle, Maßabweichungen und Funktionsmängel im Einsatz auf ein Minimum reduziert bleiben. Die Prüfung setzt an drei Stufen an: Rohstoffe, unvulkanisierte Kautschukmischung und fertig vulkanisiertes Bauteil.

Normen und Prüfgrundlagen

Vergleichbare Prüfergebnisse setzen einheitliche Prüfmethoden und genormte Prüfkörpergeometrien voraus. In Deutschland sind dafür die DIN-Normen maßgeblich, ergänzt durch internationale ISO-Normen. Für internationale Projekte und Lieferketten – insbesondere mit nordamerikanischen Partnern – kommen die ASTM-Normen zum Einsatz, die in Methodik und Prüfkörpergeometrie teils von den DIN-Pendants abweichen. Ergebnisse aus unterschiedlichen Normensystemen sind daher nur bedingt direkt vergleichbar – was bei der Interpretation von Werkstoffdatenblättern aus verschiedenen Quellen berücksichtigt werden muss.

Prüfungen werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, bei Raumtemperatur durchgeführt. Für Eigenschaften, die temperaturabhängig sind – etwa der Druckverformungsrest oder die Alterungsbeständigkeit – werden zusätzliche Prüfungen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um das Langzeitverhalten unter Betriebsbedingungen zu simulieren.

Mechanische Charakteristika

Die mechanischen Eigenschaften eines Elastomers beschreiben sein Verhalten unter Kraft- und Verformungseinwirkung. Zu den wichtigsten Kennwerten zählen:

• Zugfestigkeit – die maximale Zugkraft pro Flächeneinheit, die ein Prüfkörper bis zum Bruch aufnimmt; ermittelt im Zugversuch
• Reißdehnung / Dehnung – die prozentuale Längenänderung beim Bruch; charakteristisch für die Dehnfähigkeit des Werkstoffs
• Weiterreißwiderstand – der Widerstand eines bereits angerissenen Prüfkörpers gegen weiteres Reißen; relevant für dynamisch beanspruchte Bauteile
• Druckverformungsrest – der bleibende Verformungsanteil nach dauerhafter Kompression; zentraler Kennwert für die Langzeitdichtwirkung
• Härte (Shore A) – der Widerstand gegen das Eindringen eines definierten Prüfkörpers; beeinflusst Montierbarkeit, Kontaktpressung und Verformungsverhalten unter Einbaubedingungen
• Abriebfestigkeit – der Widerstand gegen mechanischen Verschleiß durch Reibung; besonders relevant für dynamische Dichtungen und bewegte Bauteile

Physikalische und chemische Charakteristika

Neben den mechanischen Kennwerten bestimmen weitere Eigenschaften das Einsatzspektrum eines Elastomers:

• Elastizität – das Rückstellvermögen nach Deformation – kennzeichnet, wie gut ein Werkstoff nach Entlastung in seine ursprüngliche Form zurückkehrt
• Chemische Beständigkeit – das Verhalten gegenüber Medien wie Ölen, Kraftstoffen, Säuren, Laugen oder Wasser; bewertet anhand von Volumenquellung, Härteänderung und mechanischen Veränderungen nach Lagerung im Medium
• Temperatureinsatzbereich – die Grenzen, innerhalb derer ein Elastomer seine mechanischen und dichtungstechnischen Eigenschaften zuverlässig beibehält; beeinflusst durch Kautschuktyp, Vernetzungssystem und Weichmacheranteil
• Alterungsverhalten – die Veränderung der Eigenschaften über Zeit und unter Einwirkung von Wärme, Ozon, UV-Strahlung und Medien; bewertet durch künstliche Alterungsprüfungen in Klimaschrank oder Ozonkammer

Mischungskontrolle als Qualitätsbasis

Das Eigenschaftsprofil eines Compounds ist nur dann reproduzierbar, wenn die gesamte Prozesskette – von der Rohstoffprüfung über das Compounding bis zur Vulkanisation – unter kontrollierten Bedingungen und mit gleichbleibenden Ausgangsstoffen abläuft. Schwankungen in Rohstoffqualität, Mischungsviskosität oder Vernetzungsverhalten schlagen sich direkt in den Bauteilkennwerten nieder.

Deshalb umfasst eine professionelle Mischungskontrolle typischerweise drei Ebenen: die Eingangsprüfung der Rohstoffe, die Rheometerprüfung der unvulkanisierten Mischung (Mooney-Viskosität, Vulkanisationscharakteristik) und die mechanische Prüfung des fertigen Vulkanisats anhand normierter Prüfkörper. Erst wenn alle drei Ebenen die Spezifikation bestätigen, gilt ein Compound als freigegeben.