Elastomere
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Elastomere
Zusammensetzung von Elastomeren
Elastomere sind inkompressible, vernetzte Polymerwerkstoffe, die unterhalb ihrer meist deutlich unter 0 °C liegenden Glastemperatur glasartig erstarren, selbst bei hohen Temperaturen nicht viskos fließen und im Bereich zwischen ihrer Glas- und Zersetzungstemperatur elastisch verformbar sind. Elastomerwerkstoffe bestehen grundlegend aus dem Polymer (Kautschuk) oder einem Polymerblend (Verschnitt aus verschiedenen Kautschuken, z. B. Naturkautschuk und Styren-Butadien-Kautschuk), verschiedenen Hilfs- und Zuschlagstoffen sowie Füll- bzw. Verstärkungsstoffen.
Das Eigenschaftsprofil – Die Gummielastizität
Eine wesentliche Eigenschaft der Elastomere ist die Gummielastizität (Entropieelastizität), welche auf die bei der Vulkanisation eintretende weitmaschige, irreversible Vernetzung der Kautschukmoleküle zurückzuführen ist. Elastomerwerkstoffe haben im Vergleich zu teilkristallinen Kunststoffen im anwendungstechnischen Bereich niedrige Modulwerte, lassen sich mit relativ geringen Kräften stark verformen und nehmen nach der Entlastung ihre ursprüngliche Form weitgehend wieder an. Die Zusammensetzung einer Kautschukmischung bestimmt weitgehend die Eigenschaften des nach der Vulkanisation resultierenden Elastomerwerkstoffes. Die chemischen Eigenschaften (z. B. Beständigkeit) werden weitgehend durch den Polymertyp bestimmt. Die mechanischen Eigenschaften hängen sehr stark von der Menge und dem Typ an Füll- bzw. Verstärkungsstoff ab. Weiterhin bestimmt auch die Menge und das gewählte Vernetzersystem sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch z. B. die Temperaturbeständigkeit.
Herstellung elastomerer Werkstoffe
Zur Herstellung eines Elastomerwerkstoffes sind verschiedene Schritte vonnöten:
- Rezepturierung
- Mischungsherstellung
- Vulkanisation
All diese einzelnen Schritte erfordern eine sorgfältige Betrachtung, so dass anwendungsbezogen ein optimales Ergebnis resultiert.
Einsatzverhalten elastomerer Werkstoffe
Elastomerwerkstoffe sind während des Gebrauchs der aus ihnen gefertigten Form- bzw. Bauteile (Reifen, Dämpfer, Dichtungen, Förderbänder...) nicht nur mechanischen Belastungen, sondern auch verschiedensten Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, hohen oder niedrigen Temperaturen, Strahlungen oder dem Einfluss chemischer Substanzen ausgesetzt, wobei häufig auch Kombinationen dieser Faktoren auftreten. Dadurch kann es zu einer Veränderung der Eigenschaften kommen, was unter dem Begriff „Alterung“ zusammengefasst werden kann. Die Alterung von Elastomeren kann im Rahmen von Beständigkeitsuntersuchungen charakterisiert werden.
Literaturhinweise
- Schnetger, J.: Lexikon der Kautschuktechnik. 4. Auflage, Hüthig Buch Verlag, Heidelberg (2004) (ISBN 978-3-7785-3022-1; siehe AMK-Büchersammlung unter K 7)
- Röthemeyer, F., Sommer, F.: Kautschuktechnologie: Werkstoffe–Verarbeitung–Produkte, 3., neu bearbeitete Auflage. Carl Hanser Verlag, München (2013), (ISBN 978-3-446-43776-0)
- Dick, J. S.: How to Improve Rubber Compounds. Carl Hanser Verlag, München (2014), (ISBN 978-1-56990-533-3; siehe AMK-Büchersammlung unter K 10)
- Abts, G.: Einführung in die Kautschuktechnologie. Carl Hanser Verlag, München (2007), (ISBN 978-3-446-40940-8)