Technische Elastomerwerkstoffe Typ: PDF | Größe - Freudenberg-NOK

12 Elastomere und ihre EigenschaftenSystematik der Elastomere 13RelaxationDynamischeVerhärtungZeit-Temperatur-Korrespondenzprinzipger ist eine exakte Erstellung von Spezifika -tionen eines Elastomerbauteils, damit die wich -tigsten Eigenschaften des Produkts auch durchPrüfungen abgebildet werden können.Korrelation von Frequenz undTemperaturIn der Praxis beobachtet man sowohl bei tiefenTemperaturen als auch bei hohen Frequenzeneinen Sprung in den mechanischen Eigenschaftendes Elastomers. Die Ursache liegt imviskoelastischen Verhalten von Elastomeren.Es besteht bei einer zeitlich wechselnden Belastungdurch Druck oder Zug eine Korrelationzwischen der Frequenz der Belastung unddem Temperaturverhalten. Durch den viskosenAnteil im Elastomer werden bei Deformationdie auftretenden Spannungen teilweise durchKettenverschiebungen abgebaut (mikrobrownscheBewegung). Die dazu benötigte Zeit bezeichnetman als Relaxation. Mit sinkenderTemperatur frieren die Kettenbewegungen desPolymers langsam ein und der Spannungsabbaubenötigt immer mehr Zeit. Das Elastomerverhärtet und wird glasartig. Bei einer hohenBelastungsfrequenz reicht die Kettenbeweglichkeitnicht mehr aus, um der vorliegendenVerformung zu folgen. Das Material wirkt»eingefroren«. Diesen Effekt bezeichnet manauch als dynamische Verhärtung. Somit wirktsich eine Frequenzerhöhung genauso aus wieeine Temperaturerniedrigung (Abb. 7).Dementsprechend ist die GlasübergangstemperaturTg nicht nur von der Bestimmungsmethode,sondern auch von der Prüffrequenz abhängigund steigt pro Frequenzdekade um ca.7Kelvin. Dieser Effekt ist als Zeit-Temperatur-Korrespondenzprinzipbekannt. Als Konsequenzdieses Prinzips bewirkt eine Frequenzerhöhungbei tiefen Temperaturen eine früh-Dynamischer Modul [MPa]5004003002001000–2T = –10 °CT = 0 °CT = 10 °CT = 20 °C0 2 4 6 8 10Frequenz [lgHz]zeitige Verhärtung des Materials (Anstieg desdynamischen Moduls).Dieser Einfluss der Relaxation in Abhängigkeitvon Temperatur und Frequenz muss daherbei der Bauteilauslegung, insbesondere bei dynamischenDichtungen, berücksichtigt werden.Systematik der ElastomereDynamischer Modul [MPa]500400300200100Für Elastomere hat sich eine Systematik unddie Verwendung von Abkürzungen bewährt,die nach ASTM D 1418 definiert worden ist.f = 1 Hzf = 10 Hzf = 100 Hzf = 1000 Hz0–50 –25 0 25 50Temperatur [°C]Letzter Buchstabe Bedeutung Beispielder KurzbezeichnungAbb. 7:Zeit-Temperatur-Korrespondenz -prinzip: Abhängigkeitdes dynamischenModuls von derFrequenz (links)und der Temperatur(rechts)M Kautschuke mit gesättigter EPDM, ACM, EVM,Kohlenstoffkette, ohneFKM, FFKMDoppelbindungenRKautschuke mit Doppelbindungen NR, CR, SR, SBR,in der KohlenstoffketteIIR, NBR, HNBR(ungesättigt)O Kautschuke mit Sauerstoff CO, ECOin der PolymerketteQ Kautschuke mit Silizium und VMQ, FVMQSauerstoff in der PolymerketteT Kautschuke mit Schwefel Polysulfid-Elastomerin der PolymerketteU Kautschuke mit Kohlenstoff, AU, EUSauerstoff und Stickstoff inder PolymerketteTab. 1:Systematik derElastomertypen