Stauchhärte

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Stauchhärte

Stauchhärte

Diese Versuchstechnik ist dem Druckversuch verwandt und wird zur Ermittlung der Stauchhärte von Schaumstoffen verwendet. Zur Ermittlung der Stauchhärte wird ein quadratischer Prüfkörper (Parallelepiped) zwischen zwei Platten zusammengedrückt und die Kraft gemessen, die notwendig ist, diesen Prüfkörper auf einen bestimmten Betrag seiner ursprünglichen Höhe (z. B. 40 %) zusammenzudrücken. Die Prüfkörper weisen zumeist die Abmessungen 100 x 100 x 50 mm³ auf. Anschließend wird dieser Wert auf die geprüfte Fläche bezogen und es ergibt sich die Stauchhärte oder der Kompressionswiderstand des Schaumstoffs in kPa.

$\sigma ={\frac {F}{A_{0}}}$

Das Funktionsprinzip der Stauchhärte-Prüfung wird in Bild 1 dargestellt.

Bild 1:

Funktionsprinzip der Stauchhärtemessung

Eindruckhärte

Im Gegensatz zur Stauchhärte, bei der die Druckplatten (siehe Druckprüfanordnung) größer als der Prüfkörper sind (Bild 1), wird die Eindruckhärte oder der Stauchwiderstand mit kleineren Druckplatten, die zur Vermeidung einer zu großen Scherung abgerundet sind, ermittelt (Bild 2). In diesem Fall wird ein Schaumstoff-Prüfkörper um 25, 40 und 65 % der Ausgangsdicke gestaucht und anschließend wird die Eindruckhärte oder der Stauchwiderstand in N angegeben.

Bild 2:

Funktionsprinzip der Eindruckhärte

Stauchhärtekurven am Beispiel von PUR-Schaumstoffen

Wird die zum Zusammendrücken benötigte Kraft nicht nur bei Erreichen einer festgelegten Deformation bestimmt, sondern zeichnet man ein Kraft-Deformations-Diagramm auf, dann entsteht die Federkennlinie bzw. Stauchhärtekurve des untersuchten Schaumstoffes. Diese Federkennlinie verläuft in der Regel nichtlinear und unter Einbeziehung des Entlastungsvorganges ergibt sich eine Hysterese­schleife (Bild 3), die durch die verzögerte Rückdeformation bedingt ist. Die Fläche dieser Hystereseschleife ist ein Maß für die elastische Dämpfung des Schaumstoffs [1].

Bild 3:

Druckspannungs-Verformungs-Diagramme von weichelastischen PUR-Schaumstoffen [1], Typ A : PUR-Schaum mit normaler Energieabsorption, Typ B : PUR-Schaum mit hoher Energieabsorption und Typ C : PUR-Schaum mit niedriger Energieabsorption

Die Kenngrößen dieses Versuches sind:

• Druckspannung bei 40 % Stauchung = Stauchhärte σ_d40
• Federkennlinie σ(ε)
• Elastische Dämpfung = Fläche unter der Hysterese

Literaturhinweise

[1]	Oertel, G. (Hrsg.), Abele, L.: Kunststoff-Handbuch, Band 7, Polyurethane. Carl Hanser Verlag, München Wien (1993), ISBN 978-3-446-16263-1
[2]	DIN EN ISO 3386-1 (2024-08): Polymere Materialien, weich-elastische Schaumstoffe – Bestimmung der Druckspannungs-Verformungseigenschaften – Teil 1: Materialien mit niedriger Dichte (Entwurf)
[3]	DIN EN ISO 3386-2 (2010-09): Polymere Materialien, weich-elastische Schaumstoffe – Bestimmung der Druckspannungs-Verformungseigenschaften – Teil 2: Materialien mit hoher Dichte