Einfluss des Rußgehalts bei einem NBR-Compound

Prinzip der Erstellung einer Masterkurve für eine Referenztemperatur durch Anwendung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips in Anlehnung an [19] (Bild: iPSP, Hochschule Aalen)

30.10.2019 Einfluss des Rußgehalts bei einem NBR-Compound

Mechanische, thermomechanische und Langzeiteigenschaften

von Professor Dr. Achim Frick (Hochschule Aalen - Institute of Polymer Science and Processing (iPSP)), M. Sc. Robert Boßler (Hochschule Aalen - Institute of Polymer Science and Processing (iPSP))

Elastomere werden für unterschiedliche Anwendungen mit entsprechenden Additiven und Füllstoffen modifiziert und maßgeschneidert, um bestmögliche anwendungstechnische Eigenschaften zu erzielen. Die Füllstoffe und der Füllstoffgehalt bestimmen die viskoelastischen Eigenschaften eines elastomeren Compounds. Nachfolgend sollen der Einfluss von Ruß als Füllstoff und der Rußmenge auf das mechanische und thermomechanische Verformungsverhalten eines Nitril-Butadien-Elastomers (NBR) gezeigt werden.

NBR ist ein typisches Elastomer der Dichtungstechnik für statische und dynamische, ölbeständige Dichtungen. Für die durchgeführten Untersuchungen wurde zunächst eine definierte Gummimischung hergestellt, diese mit unterschiedlichen Rußgehalten gefüllt und die verschiedenen Proben wurden anschließend vulkanisiert. Die gefertigten Proben wurden mittels quasistatischer und zyklischer Zugversuche auf ihre Festigkeitseigenschaften untersucht und der Einfluss des Füllstoffgehalts auf die Entwicklung der Shore-Härte wurde bestimmt. Der Einfluss eines wachsenden Füllstoffgehalts eines Elastomer-Compounds auf seine elastische Verformbarkeit und Dämpfung wurde durch dehnungsabhängige Messungen des Schubmoduls nachgewiesen. Die mittels dynamisch-mechanischer Analyse (DMA) ermittelten Steifigkeits-Temperatur-Kurven liefern Informationen zum temperaturabhängigen Verformungsverhalten der untersuchten Proben und zu den Auswirkungen unterschiedlicher Füllstoffgehalte auf die Viskoelastizität einer Probe. Das Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzip lässt sich bei polymeren Werkstoffen grundsätzlich anwenden, mit dem Ziel, Masterkurven für eine bestimmte Referenztemperatur zu erlangen. Es dient dazu, aus Kurzzeitmessungen Informationen zum Langzeitverhalten einer Probe zu erhalten (Zeitraffer-Prinzip). Masterkurven von Elastomerwerkstoffen können auf die Reibungseigenschaften eines Werkstoffs [1] Hinweise geben. Es werden verschiedene Zeit-Temperatur-Verschiebungsansätze für die untersuchten NBR-Compounds erprobt und deren Resultate dargestellt und diskutiert.