KEM Konstruktion 05.2017

MASCHINENELEMENTE
EINZELBAUTEILE
Durch den Kontakt mit Profildichtungen verursachte Spannungsrisse bei transparenten Kunststoffen vermeiden
Die richtige Elastomermischung wählen
Profildichtungen können aus Elastomeren wie EPDM, Silikon oder Chloroprenkautschuk (CR) und
thermoplastischen Elastomeren (TPE) hergestellt werden. Profile leisten viel und müssen daher
auch in großer Werkstoffsorgfalt produziert werden. Auch der Einfluss auf andere Materialien im
Verbau bedarf sorgfältiger Qualitätsvorausplanung.
Gregor Hämel, Geschäftsführer, Kremer, Wächtersbach
PMMA-Biegestäbe werden waagrecht
eingespannt. Die infrage kommenden
Elastomermischungen wirken über 24 h
auf die Prüfstäbe
Dichtungsprofile aus Silikon und EPDM sind sehr witterungsund
UV-beständig. Daher sind die Werkstoffe prädestiniert für
den Einsatz im Fassadenbau. Gerade EPDM ist besonders robust
gegen Umwelt- und Witterungseinflüsse. Wärme, Ozon, schwache
Säuren schaden einem Profil aus EPDM nicht. Daher ist neben dem
Fassadenbau insbesondere auch die Automobilindustrie Abnehmer
der EPDM-Profile. Silikon wird aufgrund der Temperaturresistenz
insbesondere für elektronische Bauteile, in der Luftfahrt- und in der
Lüftungs-und Klimatechnik verwendet.
Diese Vorteile gelten eingeschränkt auch für Chloroprenkautschuk.
Die sehr guten mechanischen und elastischen Eigenschaften offenbaren
aber eine Grenze bei sehr hohen Kältetemperaturen, also
extremen Minusgraden, und in Kontakt mit Kraftstoff. Die Fensterbauindustrie
verwendet immer häufiger den Werkstoff TPE. Thermoplastische
Elastomere lassen sich leicht verarbeiten, sind frei
einfärbbar und weisen eine hohe Elastizität auf.
Wirkung unterschiedlicher Elastomermischungen
Wie kann für die unterschiedlichen elastischen Dichtungswerkstoffe
sichergestellt werden, dass diese in Kombination mit transparenten
Kunststoffen wie PMMA und PC keine Spannungsrisse verur -
sachen?
Um eine Spannungsrissbildung bei PMMA
(Plexiglas) und PC (Polycarbonat) durch den
Kontakt mit den Profildichtungen zu ver -
meiden, ist der Einfluss der Elastomermischungen
in einem Kurzzeitstandversuch zu
beurteilen. Das Unternehmen Kremer aus
Wächtersbach macht die Einflussnahme von
unterschiedlichen Elastomermischungen in
ihrer Wirkung auf PMMA deutlich.
• Schritt 1: Auswahl der Elastomere, die
prinzipiell als Grundlage für eine statische
Profildichtung infrage kommen. Bei der
Auswahl spielen natürlich in großem
Maße auch technische Erfahrungswerte eine große Rolle.
• Schritt 2: Die zu testenden Elastomere werden in Form von
Materialprüfplattenzuschnitten oder Profilsektionen auf waagrecht
eingespannte PMMA-Biegestäbe aufgebracht. Dabei ist zu
beachten, dass die Elastomere die obere Seite der Biegestäbe
vollflächig berühren.
• Schritt 3: Am anderen Ende der Biegestäbe (Hebelarm) wird ein
definiertes Gewicht angehängt. Am Punkt der Einspannstelle
herrscht eine Zugspannung von 30 MPa (1 MPa = 10 bar), die
mit wachsender Entfernung von der Einspannstelle annähernd
linear abnimmt.
• Schritt 4: Die Zugspannung und die Ingredenzien der elasto -
meren Mischungen wirken für eine Dauer von 24 h gleicher -
maßen auf die Probenkörper ein. Die Temperatur beträgt dabei
+50 °C.
• Schritt 5: Nach 24 h werden die aus Elastomeren hergestellten
Probenkörper von den PMMA-Biegestäben entfernt. Danach
erfolgt die Ermittlung der Entfernung des ersten sichtbaren
Spannungsrisses von der Einspannstelle. Die Spannungsrisse
werden im Fachjargon übrigens als Silberfischchen bezeichnet
und sind unter einem bestimmten Blickwinkel zum Biegestab
sehr gut sichtbar. Mithilfe der ermittelten Entfernung wird die
dort wirkende Biegespannung errechnet und als Grenzspannung
bezeichnet. Erfahrungswerte geben vor, welche Grenzspannung
Bild: Kremer
60 K|E|M Konstruktion 05 2017