Elastomerprüfungen

Elastomerprüfungen sind das Fundament einer reproduzierbaren Werkstoffqualität. Ob O-Ring, Dichtung oder Formteil – die Eigenschaften eines Bauteils sind nur so verlässlich wie die Kontrolle des Compounds, aus dem es besteht. Geprüft werden alle drei Stufen der Prozesskette: Rohstoffe, unvulkanisierte Kautschukmischung und das fertige Vulkanisat.

Vergleichbare Ergebnisse setzen normierte Prüfmethoden und genormte Prüfkörpergeometrien voraus. In Deutschland sind die DIN-Vorschriften bindend. Für internationale Projekte – insbesondere mit nordamerikanischen Partnern – kommen ergänzend die ASTM-Normen zum Einsatz. Prüfungen werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, bei Raumtemperatur durchgeführt.

Für die Praxis gilt: Die an genormten Prüfkörpern ermittelten Kennwerte dienen der Vergleichbarkeit von Werkstoffen. Sie sind nicht ohne Weiteres auf das fertige Bauteil übertragbar, da Bauteilgeometrie, Wandstärke und Herstellungsverfahren die Eigenschaften unter realen Bedingungen beeinflussen können.

Zerstörungsfreie und zerstörende Prüfverfahren

Elastomerprüfungen gliedern sich grundsätzlich in zwei Kategorien.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden bevorzugt in der laufenden Produktion eingesetzt – als Eingangsprüfung für angelieferte Materialien, als Fertigungsbegleitprüfung und bei Abnahmen. Sie liefern Aussagen über Maße, Oberfläche, Härte und optische Beschaffenheit, ohne das Bauteil zu beschädigen. Die Härte wird dabei je nach Bauteilgeometrie nach Shore A oder nach IRHD (International Rubber Hardness Degree) gemessen – die IRHD-Methode ist speziell für fertige Bauteile wie O-Ringe mit kleinen, runden Querschnitten optimiert.

Zerstörende Prüfverfahren greifen tiefer in das Werkstoffgefüge ein und liefern die eigentlichen mechanischen, technologischen und chemischen Kennwerte. Sie erfordern normierte Prüfkörper, die nach der Prüfung nicht mehr einsetzbar sind. Unterschieden wird zwischen mechanischen Prüfungen (z. B. Zug, Druck, Schlag), technologischen Prüfungen (z. B. Alterung, Medienbeständigkeit) und chemischen Analysen.

Härteprüfung

Die Härte beschreibt den Widerstand eines Elastomers gegen das Eindringen eines definierten Prüfkörpers. Die Standardmethode ist die Shore-A-Prüfung: Eine kegelstumpfförmige Nadel wird durch eine kalibrierte Feder in die Gummioberfläche gedrückt. Je weicher das Material, desto tiefer dringt die Nadel ein – und desto niedriger der Anzeigewert auf der Skala von 0 bis 100 Shore A. Der sinnvolle Messbereich des Shore-A-Geräts liegt zwischen 10 und 90 Shore A. Für härtere Compounds und Hartgummi kommt das Shore-D-Verfahren zum Einsatz, das mit einer spitzeren Nadel und stärkerer Federkraft arbeitet.

Die Härteprüfung fließt direkt in die Auslegung von Dichtstellen ein: Sie beeinflusst Kontaktpressung, Montagekraft und das Verhalten unter Spaltmaß-Bedingungen.

Übersicht wichtiger Prüfverfahren

Die nachfolgenden Prüfmethoden decken das gesamte relevante Eigenschaftsspektrum von Elastomeren ab und sind jeweils in eigenen Lexikonartikeln ausführlich beschrieben:

• Zugversuch – Ermittlung von Zugfestigkeit, Reißdehnung und Spannungswerten bei definierten Dehnungen
• Druckversuch – Bewertung des Werkstoffverhaltens unter Druckbelastung
• Druckverformungsrest nach DIN ISO 815-1 – Rückstellvermögen nach dauerhafter Kompression; zentraler Kennwert für die Langzeitdichtwirkung
• Weiterreißwiderstand nach DIN ISO 34-1 (ehemals DIN 53507 / 53515) – Widerstand eines angerissenen Prüfkörpers gegen weiteres Reißen
• Abriebprüfung nach DIN 53516 – Verschleißwiderstand unter abrasiver Beanspruchung
• Rückprallelastizität nach DIN 53512 – Maß für den elastischen Anteil des Verhaltens; hohe Rückprallelastizität steht für geringes Dämpfungsverhalten
• Zeitschwingversuch – Bewertung des dynamischen Ermüdungsverhaltens unter zyklischer Belastung
• Schlagversuch – Prüfung des Widerstands gegen schlagartige Beanspruchung
• Torsion – Bewertung des Torsionsverhaltens, relevant für verdrehbeanspruchte Bauteile
• Härteprüfung – standardisierte Ermittlung der Shore-Härte, DIN ISO 48-2
• Heißluftalterung nach DIN 53508 – beschleunigte Alterungsprüfung zur Bewertung der Wärmebeständigkeit
• Verhalten gegen Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase nach DIN 53521 – Beurteilung der chemischen Beständigkeit anhand von Volumenquellung und Eigenschaftsveränderungen nach Medieneinlagerung