Worum handelt es sich bei Elastomeren?

Bei Elastomeren handelt es sich um Kunststoffe, die verformbar sind und gleichzeitig formfest. Ein Beispiel, das jeder aus dem Alltag kennen sollte, sind elastische Gummibänder. Diese können gedehnt werden (verformbar), kehren aber in ihre Ursprungsform zurück, nachdem die auf sie wirkende Kraft verschwindet (formstabil).

Interessant wird es, wenn man sich ansieht, warum so ein Gummi elastisch ist. Lange Molekülketten sind dabei gegeneinander verdreht. Wird nun der Gummi gezogen, dann entdrehen sich diese Molekülketten, werden also langgezogen. Damit die Molekülketten nicht der Länge nach den Kontakt verlieren, der Gummi also zerfasert, werden Schwefelbrücken eingebaut. Dies geschieht bei der sogenannten Vulkanisation. Je stärker diese ausgeführt wird, desto größer ist der Halt und auch die Härte des Gummis. Die Schwefelbrücken führen nämlich auch dazu, dass die Längenstreckung begrenzt ist.

Verschiedene Sondereigenschaften können durch intelligente Verfahren erreicht werden. So gibt es thermoplastische Elastomere, flüssigkristalline Elastomere und magnetorheologische Elastomere.

Typische Einsatzgebiete von Elastomeren sind die oben erwähnten Gummibänder. Aber auch am Fahrrad, Motorrad und Automobil werden Elastomere in Form von Reifen verwendet. Auch Dichtungen in Leitungen nutzen die Eigenschaften von Elastomeren, um funktionieren zu können.

Wie werden Elastomere geprüft?

Elastomere müssen, so wie andere Werkstoffe auch, geprüft werden. Dabei können vollumfängliche Tests vorgenommen werden, bei denen jedes Werkstück geprüft wird. Hierbei muss es sich um nicht-zerstörende Prüfungen handeln, da die geprüften Teile später verwendet werden. Aber es gibt auch die Möglichkeit, Stichproben zu ziehen und diese einzelnen Teile zu prüfen. Hier sind auch zerstörende Tests möglich. Wird die Qualität der Stichprobe als ausreichend festgestellt, dann gilt die Qualität der gesamten Charge als ausreichend.

Ein wichtiger Punkt bei der Ermittlung der Qualität ist es, die Härte des Elastomers zu ermitteln. Dabei gilt es die Härte nach IRHD zu beachten. Die IRHD (International Rubber Hardness Degree) ist eine von mehreren anerkannten Methoden und wird zum Beispiel in der DIN ISO 48 beschrieben, die IRHD 10 bis IRHD 100 Qualitätsbeschreibungen beinhaltet und Methodenbeschreibungen zu deren Ermittlung. Bei dieser Prüfung werden keine einzelnen Werkstücke geprüft, sondern Proben eines Elastomers geprüft. Diese sind in Kugelform vorhanden. Entsprechende Prüfgeräte können dann die sogenannte Kugeldruckhärte ermitteln. Eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Parameter würde den Umfang dieses Artikels allerdings sprengen. Grob zusammengefasst kann man sagen, dass auf die Kugel mittig Druck ausgeübt wird. Anhand des Kugeldurchmessers, der belastenden Kraft und der Verformung des Körpers wird dann bestimmt, in welcher Kategorie die Härte des Prüfkörpers angesiedelt werden kann. Die Skala reicht dabei von “0” (maximal elastisch) bis “100” (maximal hart).

Die Härtegradbestimmung von Elastomeren ist eine wichtige Prüfung, da viele Maschinen und Bauteile auf den Eigenschaften der Härte aufbauen. Wird diese Härte nicht erreicht, dann kann es zu Fehlfunktionen kommen. Dabei sind Abweichungen in die eine, als auch in die andere Richtung schlecht. Auch sollte die Qualität eines Elastomers über die Zeit gleich bleiben und sich die Härte nicht erheblich verändern. Da Elastomere auch altern und ihre Eigenschaften sich damit ändern, sollte dies bei der Produktion und Wartung von Maschinen berücksichtigt werden.