Prüfung von Gummi und Elastomeren
Gummi und Elastomere sind in zahlreichen Branchen unverzichtbar – von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis hin zu Alltagsprodukten. Damit diese Werkstoffe ihre Funktion zuverlässig erfüllen, ist eine präzise Materialprüfung entscheidend.
Die Standardprüfverfahren, Methodik und Rahmenparameter in der Gummi & Elastomerprüfung werden in ISO Normen und nationalen Normen wie ASTM, DIN, BS, NF oder JIS festgelegt. Schwerpunkte der Prüfungen liegen in der Werkstoffcharakterisierung an Normprobekörper, sowie den bauteilnahen Messungen, z.B. an Reifen, Dämpfern, Fördergurten, Riemen, Dichtungen, technischen Artikeln, aber auch Produkten des Alltagsgebrauchs wie Gummihandschuhe oder Schuhsohlen.
Ziel der physikalischen Prüfungen ist es, die Qualität und Eignung der Materialien sicherzustellen. Dafür werden mechanische, thermische und chemische Eigenschaften ebenso bewertet wie Haltbarkeit, Festigkeit, Elastizität, Härte sowie die Beständigkeit gegenüber Verschleiß und Umwelteinflüssen.
Normen Zugversuch Weiterreißversuch Härteprüfung Weitere Prüfungen Automatisierung Prüfsysteme Interessante Kundenprojekte Beratung anfordern
Prüfverfahren Gummi & Elastomere
| Short description | Standards |
|---|---|
| Kunststoff | Elastomere | Zugversuch |
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| Gummi & Elastomere | Weiterreißversuch |
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| Kunststoff | Elastomere | Zugversuch |
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| Gummi & Elastomere | Weiterreißversuch |
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| Medizin | Kondome | Reißkraft / Reißdehnung |
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| Medizin | Gummihandschuhe | Zugversuch |
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| Kunststoff | Härte Kugeleindruck & Rockwell |
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| Kunststoff | Härte Shore |
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| Kunststoff | Härte IRHD |
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Zugversuche an Gummi & Elastomeren
Der Zugversuch gehört zu den häufigsten Prüfungen. Er dient zur Bestimmung der Kraft, die erforderlich ist um eine Gummiprobe durch Dehnung zu zerreißen. Er liefert mehrere Eigenschaften und wird üblicherweise an Schulterstäben oder Ring-Probekörpern durchgeführt.
Die gängigsten Prüfverfahren für Zugversuche an Gummi & Elastomeren werden in der ASTM D412, ISO 37 und DIN 53504 beschrieben.
Weiterreißversuche an Gummi & Elastomeren
Diese Versuchsart charakterisiert das Verhalten eines gekerbten, also geschädigten Werkstoffs und dient zur Bestimmung der Weiterreißfestigkeit bzw. des Weiterreißwiderstands verschiedener Prüfkörper wie Hosen- bzw. Streifenprobekörper, Winkelprobekörper, bogenförmige Probekörper oder Delft-Probekörper. Der Weiterreißversuch an Gummi & Elastomeren wird in der ASTM D624 und der ISO 34 beschrieben.
Härteprüfungen an Gummi & Elastomeren
Messungen an Gummi & Elastomeren erfolgen üblicherweise nach dem IRHD- oder dem Shore A, in speziellen Fällen auch nach dem Pusey & Jones Verfahren. Gängige Verfahren zur IRHD Prüfung werden in der ASTM D1415 und der ISO 48-2 beschrieben. Prüfverfahren zur Bestimmung der Eindringhärte mithilfe eines Durometers zur Messung der Shore-Härte werden in der ASTM D2240 und der ISO 48-4 erläutert.
Druckversuche an Gummi & Elastomeren
Beim Druckversuch an Gummi wird das Verhalten des Werkstoffs unter statischer Druckbeanspruchung untersucht. Ziel ist es, die mechanischen Eigenschaften von Gummi & Elastomeren unter einer aufgebrachten Drucklast zu charakterisieren.
Nach ISO 7743 wird der Probekörper viermal zyklisch belastet. In der vierten Belastung werden Druckmoduli an vorgegebenen Referenzpunkten bestimmt.
Messung des Druck-Verformungsrests
Die Druckverformungsrestprüfung (DVR-Prüfung) spielt bei Dichtungen eine große Rolle. Gemessen wird der Dickenverlust der sich unter einer vorgegebenen Verformung, möglicherweise bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung, nach einem definierten Zeitraum einstellt.
Die Bestimmung des Druckverformungsrestes wird in folgenden Normen beschrieben:
- DIN ISO 815-1 Bestimmung des Druckverformungsrestes - Teil 1: Bei Umgebungstemperaturen oder erhöhten Temperaturen
- DIN ISO 815-2 Bestimmung des Druckverformungsrestes - Teil 2: Bei niedrigen Temperaturen
- ASTM D395 Standard Test Methods for Rubber Property—Compression Set
- ASTM D1229 Standard Test Method for Rubber Property—Compression Set at Low Temperatures
Scherversuche an Gummi & Elastomeren
Die Messung der Schereigenschaften wird üblicherweise als zweischnittige Scherung durch Überlappung, teils auch im “Quadruple Shear” also mit vier zu scherenden Gummiblöcken ausgeführt. Gemessen wird ein Schermodul nach mehreren zyklischen Belastungen.
Die “Bestimmung des Schermoduls und der Adhäsion an starren Platten - Vierfachschermethode” wird in der Norm ISO 1827 beschrieben.
Abriebprüfung an Gummi & Elastomeren
Dies ist eine vergleichende Prüfung. Zunächst wird an einem Referenzelastomer unter festgelegten Bedingungen der Abrieb durch Wiegen ermittelt. Das Ergebnis des zu prüfenden Gummis wird dann im Verhältnis zum Referenzelastomer angegeben.
Rückprallelastizität
Ziel dieser Prüfung ist die einfache und schnelle Messung der Elastizität des Materials. Ein Material, das zu 100 % elastisch ist, speichert zugeführte Energie und gibt sie im Moment des Entlastens wieder frei. Im Gegensatz dazu absorbiert Material, das zu 100 % plastisch ist, zugeführte Energie vollständig. Aus diesen Eigenschaften resultiert die Messung der Rückprallelastizität.
Die Bestimmung der Rückprallelastizität wird in den Normen ISO 4662, DIN 53512 und ASTM D1054 beschrieben. ZwickRoell bietet dazu die passenden Rückprall-Elastizitätsprüfgeräte.
Dämpfer- und Lagerprüfung
Dämpfungselemente werden an im Fahrzeugbau häufig eingesetzt. Sie bestehen aus Elastomeren und sind häufig mit metallischen Aufnahmen verbunden. Die Messung der viskoelastischen Eigenschaften wird mit servohydraulischen Prüfmaschinen in einem breiten Frequenz- und Temperaturbereich durchgeführt. Statische Prüfmaschinen kommen zum Einsatz, wenn es um maximale Belastungs- und Verformungszustände geht, oder wenn bestimmte Einsatzsituationen im Labor reproduzierbar hergestellt werden müssen.
Reifenprüfung
Die einzelnen Bestandteile eines Reifens wie Gummi, textiler Unterbau, Reifencorde und der Stahlgürtel werden mit den klassischen Verfahren einzeln geprüft. Eine große Bedeutung für die Haltbarkeit und Güte eines Reifens hat die Haftung zwischen Gummi und Metall- oder Textilcorden. Diese Eigenschaft wird durch Auszugsversuche und Trennversuche ermittelt. Am kompletten Reifen werden die Fahrzustände geprüft. Dies kann sowohl statisch zur Messung der Reifenverformung unter komplexen Beanspruchungen, wie auch dynamisch zyklisch erfolgen.
Prüfung von Dichtungen
Dichtungsprofile müssen bestimmte Funktionen zuverlässig über einen langen Zeitraum erfüllen. ZwickRoell bietet zu diesem Zweck die notwendigen Standard-Prüfwerkzeuge und stellt spezifische auf das jeweilige Profil abgestimmte Werkzeuge her. Bei komplexen Profildichtungen kann die Kenntnis des Verformungsverhaltens unter Last eine wichtige Rolle bei der Entwicklung spielen.
Hier kommt das ZwickRoell Video Capturing Plus zum Einsatz: Mit einer Webcam, einem Camcorder oder dem optischen Längenänderungsaufnehmer
videoXtens wird eine Bildsequenz parallel zum Versuch aufgezeichnet. Durch die integrierte Hardwaresynchronisation können Messdaten und Videobild exakt zueinander synchronisiert werden. Beim Abspielen des Videos wird in der Kurvengrafik der zugehörige Messpunkt angezeigt.
Automatisierte Gummi- und Elastomerprüfungen
Prüfungen an Gummi und Elastomeren wie Zug- und Weiterreißversuche können auch automatisiert, das heißt mit vollautomatischer Probenzuführung durchgeführt werden. Ein automatisiertes Prüfsystem kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn viele Proben geprüft werden müssen oder wenn Bedienereinflüsse ausgeschlossen werden sollen. Handtemperatur oder Handfeuchtigkeit, aber auch ungenaues oder schräges Positionieren der Probe in den Probenhaltern können die Prüfergebnisse beeinträchtigen.
- Das kompakte Roboter-Prüfsystem roboTest L kann bis zu 350 Proben autonom prüfen. Ein im System integriertes Dickenmessgerät misst die Probendicke genau und vergleichbar. Der Probengreifer legt die Probe in die Prüfmaschine ein und der Zugversuch nach ISO 37 / DIN 53504 wird automatisch gestartet. Nach dem Versuch werden die Probenreste von separaten Entsorgungsgreifern aus den Probenhaltern entfernt.
- Das Roboter-Prüfsystem roboTest R ist komplexer und erlaubt die zusätzliche Einbindung weiterer Geräte wie beispielsweise eine Probenmarkierstation, eine Zentrierstation oder eine Temperaturkammer zur exakten Temperierung der Proben.
- Zur Vermeidung von Bedienereinflüssen auch bei kleinen Probenserien (Typ 1+2/S1+S2) hat ZwickRoell das Prüfsystem ALEX im Programm: einfach, kompakt und preisgünstig kann es bereits ab einer Seriengröße von 10 Proben eingesetzt werden.
Gummi- und Elastomerprüfmaschinen von ZwickRoell
Unsere Prüfmaschinen für die Gummi- und Elastomerprüfung sind für die besonderen Anforderungen in der Werkstoffprüfung für Gummi und Elastomere konstruiert und decken einen breiten Bereich der mechanischen Prüfungen ab:
- Elektromechanische Prüfmaschinen wie die zwickiLine, ProLine oder AllroundLine für statische Anwendungen sind speziell konzipiert für Zug- Druck- und Weiterreißversuche
- Elektrodynamische Prüfmaschinen wie die LTM basieren auf Linearmotortechnologie und kann für die DMA Prüfung eingesetzt werden
- Servohydraulische Prüfmaschinen bestehen aus einem extrem steifen und bis zur Nennlast dauerfesten Lastrahmen. Sie verfügen über eine schnelle und präzise Messwerterfassung, die mit einer intelligenten Regelung aller Beanspruchungsabläufe kombiniert ist. Sie werden zur Ermittlung von Werkstoffkennwerten unter schwingender Belastung eingesetzt, wie die DMA Prüfung
- Temperierkammern zum Einbau in statische und dynamische Prüfmaschinen ermöglichen Prüfungen in einem breiten Standard-Temperaturbereich von -70°C bis +250°C. Die Heizung erfolgt elektrisch, zur Kühlung wird flüssiger Stickstoff verwendet.
- Härteprüfmaschinen messen die Materialhärte nach Shore und IRHD
- Rückprall-Elastizitätsprüfgeräte zur Messung der Elastizität des Materials
- Schneidpressen zur Probenvorbereitung von Schulterstäben oder Ringproben
- Automatisierte Prüfsysteme wie roboTest L, roboTest R oder dem Prüfsystem ALEX für die automatische Prüfung von vielen Proben
