Technische Elastomerwerkstoffe Typ: PDF | Größe - Freudenberg-NOK

24 Einflussfaktoren auf das Werkstoff verhaltenPhysikalisches und chemisches Einwirken 25Abb. 12:Schädigung desElas tomers durchEin wirken von Ozon:mit Ozonschutzmittel(a), ohne Ozonschutzmittel(b) im Vergleichmit einemnicht-gealtertenElastomer (c)Ozonschutz -mittel undWachseMessung derchemischenSpannungs -relaxationa) b) c)gestimmte Alterungsschutzmittel beigemischt.Diese machen den Luftsauerstoff auf chemischemWege unschädlich, sodass es erst garnicht zur Oxidation der Polymerketten kommt.Um eine Schädigung durch Ozon zu vermeiden,werden entsprechende Ozonschutzmittelund Wachse eingesetzt. Bei dauerhafter Verformung– insbesondere bei Einwirkung er -höhter Temperaturen – können chemischeProzesse (Kettenabbau, Netzstellenabbau oderUmlagerungen), die zu einer bleibenden Veränderungdes Werkstoffs führen, den physikalischenVorgängen überlagert sein. StehenElastomerbauteile unter Zugspannung, kannOzon die Elastomermatrix deutlich schnellerangreifen. In diesem Fall entstehen charakteristischeRisse quer zur Spannungsrichtung,die unter ungünstigen Umständen zum Bauteilversagenführen können (Abb. 12).Eine exakte Beurteilung des Alterungsverhaltensund einen tieferen Einblick in die Alterungsmechanismenermöglicht die Messungder chemischen Spannungsrelaxation bei verschiedenenTemperaturen. Um die verschiedenenchemischen Einflüsse besser zu beurteilen,werden die Messungen zum Vergleichauch in Stickstoff oder in flüssigen Mediendurchgeführt. Ein Arrhenius-Plot der Ergebnisseerlaubt die Extrapolation auf lange Ex-Relative Zugspannung [%]18016014012010080604020ε = 0,25 %100 °C kont. Luft110 °C kont. Luft120 °C kont. Luft100 °C diskont. Luft100 °C kont. StickstoffZeit [h]positionszeiten bei tieferen Temperaturen(Abb. 13). Bei dicken Prüfkörpern ist die langsamereDiffusion des Sauerstoffs in das Elastomerder begrenzende Faktor für die Zerstörungder Elastomermatrix und den damit verbundenenAlterungsvorgängen. Daher alterndicke Elastomerbauteile in der Praxis wesentlichlangsamer als dünne Bauteile.Welcher Alterungsschutz für ein Elastomerbauteilam besten ist, hängt wesentlich vondessen Einsatzbedingungen ab. Nur im güns -tigsten Fall reicht ein einzelnes Alterungsschutzmittelaus. In der Regel werden Kombinationenaus verschiedenen Alterungsschutzmittelneingesetzt.MedieneinflussBei der Einwirkung von Medien wie beispielsweiseÖlen oder Fetten laufen immer zweiunterschiedliche Prozesse ab, die das Elastomerund somit seine Dichtfunktion beeinträchtigenkönnen: das physikalische AufquellenE A = 122 kJ/mol010 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 2,23,02,92,82,72,62,52,42,31000/T [K -1 ]Abb. 13:Lebensdauer -vorhersage anhandder Extrapolationder Messwerte derZugspannungsrelaxation(Material: NBRPeroxidvernetzt)gemessen bei verschiedenenTemperaturenin Luft undStickstoffε DehnungE AAktivierungsenergiedes Alterungs -prozesses