Obwohl der Begriff „Elastomer" ein Synonym für „Kautschuk" ist, ist es formell ein Polymer, das modifiziert werden kann, um geringes plastisches Fließen und eine schnelle oder nahezu komplette Regenerierung von einer einwirkenden Belastung in sich zu vereinen. Unmittelbar nach der Entlastung wird er nahezu in seine Ausgangsform zurückkehren. Nach der Definition der Amerikanischen Gesellschaft für Prüfungen und Materialien („American Society for Testing and Materials", kurz: „ASTM") ist für ein „Elastomer" auschlaggebend, dass: - Ein elastomeres Teil nach einer Dehnung von ungefähr 100% nicht reißt. - Sich ein elastomeres Teil nach einer fünfminütigen Dehnung von 100%, anschließender Entspannung und weiteren 5 Minuten Regenerationsphase 10% seiner ursprünglichen Form zurückerhält.
Beständigkeit gegenüber dem Medium
Wie im gesamten Handbuch verwendet, steht das Wort „Medium" für den Stoff, gegen den der O-Ring abdichtet. Es kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Mischung aus beidem sein. Darüber hinaus kann es auch Pulver oder andere Feststoffe enthalten. Der chemische Effekt des Mediums auf den O-Ring ist dabei von wesentlicher Bedeutung. Es darf die physischen und mechanischen Eigenschaften des O-Rings nicht verändern oder die zu erwartende Lebensdauer verkürzen. Eine übermäßige Alterung des O-Ringes muss vermieden werden. Es ist sehr einfach, sich in diesem Punkt dennoch fehlleiten zu lassen. Eine signifikante Volumenabnahme führt zum Beispiel für gewöhnlich zu einer vorzeitigen Leckage jeder O-Ring-Abdichtung, egal ob statisch oder dynamisch. Andererseits wird ein Compound, der zu einer starken Volumenschwellung oder einer hohen Zu- oder Abnahme der Härte, Zugfestigkeit oder Reißdehnung neigt, weiterhin gute Ergebnisse in statischen Anwen- dungen erzielen zu können. Trotz auf dem ersten Blick als ungeeig- net scheinender ermittelterTestergebnisse des Werkstoffs. Der erste Schritt bei der Auswahl des Dichtungswerkstoffs ist daher die Wahl eines gegenüber den chemischen Einflüssen beständigenMaterials.
Compound
Ein Compound ist eine Mischung eines oder mehrerer Polymere und anderen Chemikalien, die ein fertiges Elastomer ergeben. Präziser ausgedrückt, ist ein „Compound" ein spezifisches Gemisch von Inhaltsstoffen, die auf die Erzielung bestimmter Charakteristiken hin abgestimmt werden. So kann eine bessere Tauglichkeit für spezielle Einsatzbereiche erreichen werden. Die Basis einer Mischungserstellung ist die Wahl des Polymertyps. Zu diesem Polymer fügt der Compounder besondere Füllstoffe hinzu, wie zum Beispiel Ruß, Farbpigmente, Vulkanisationsmittel, Aktivatoren, Weichmacher, Beschleuniger, Anti-Oxidationsmittel oder Strahlenschutzmittel. Es sind mehrere hundert verschiedener Kombinationen möglich.
Die Physik des Kautschuks
Kautschuk besteht aus langen Ketten zufällig angeordneter Moleküle. Diese langen Ketten neigen zu Verwicklungen und Vernetzungen. Die Verwicklungen haben einen signifikanten Einfluss auf die viskoelastischen Eigenschaften wie Spannungsrelaxation. Wenn ein Elastomer Belastung oder innerer Arbeit ausgesetzt wird, treten Umlagerungen wie Rotationen und Dehnungen der Polymerketten auf. Diese Reaktionen sind Resultat der einwirkenden Energie, Dauer und dem Grad der Anwendung, wie auch der Temperatur, mit der die einwirkende Energie einhergeht. Die ISO 1629 benennt rund 2 5 Elastomere. Dieses Kapitel behandelt die vielen Materialien, die für die Produktion von O-Ringen verwendet werden.
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| Elastomer | NBR Nitrile | EPM EPR | CR Neoprene | VMQ Silicone | FVMQ Fluoro silicone | EU Urethane | FKM Fluoro carbon | FFKM Perfluoro carbon | FEP encapsulated |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Allgemein | |||||||||
| Härte (Shore A) 1 | 20/ 90 | 30/90 | 15/95 | 20/90 | 35/80 | 60/95 | 50/95 | 65/90 | - |
| Temperaturbereich °F/°C max. 1 | 230/110 | 266/130 | 248/120 | 446/230 | 446/230 | 176/80 | 410/210 | 620/326 | 400/205 |
| Temperaturbereich °F/°C min. 1 | -30/-35 | -67/-55 | -49/-45 | -67/-55 | -76/-60 | -22/-30 | -40/-40 | -4/-20 | -76/-60 |
| Druckverformungsrest2 | B | C | C | A | B | E | C | B | E |
| Verschleißfestigkeit 2 | C | C | C | E | E | A | C | C | E |
| Gasdurchlässigkeit 2 | C | C | C | E | E | B | C | C | E |
| Luft | E | B | C | A | B | C | B | A | + |
| Alkohol | B | A | B | B | B | U | E | A | + |
| Aldehyde | U | B | U | C | U | U | U | Bfi | + |
| Aliphatische Kohlenwasserstoffe | C | U | E | E | A | C | A | A | + |
| Alkali | B | A | C | B | B | B | C | A | + |
| Amine | B1 | B1 | B1 | E1 | B1 | U | U | Bfi | + |
| Tierische Fette | B | U | C | C | A | C | B | A | + |
| Aromatische Kohlenwasserstoffe | D | U | D | U | B | D | A | A | + |
| Ester, Alkylphosphate (Skydrol®) | U | B | U | C | U | U | U | A | + |
| Ester, Acrylphosphate | U | A | U | C | B | U | A | A | + |
| Ester, Silikate | C | U | E | U | B | U | A | A | + |
| Ether | U | E | U | U | E | E | U | A | + |
| Halogenkohlenwasserstoffe | U | U | U | U | B | E | A | A | + |
| Anorganische Säuren | E | C | B | B | B | U | A | A | + |
| Ketone | U | A | A | C | A | U | U | B | + |
| Mineralöl, hoch aniline Fette | B | U | C | C | B | A | A | A | + |
| Mineralöl, gering aniline Fette | B | U | U | E | B | B | A | A | + |
| Organisch Säuren | C | C | C | B | B | U | C | A | + |
| Silikonöle | A | A2 | A | E | E | A | A | A | + |
| Pflanzliche Öle | A | U | C | B | B | E | A | A | + |
| Wasser / Damph | C | A | E | E | E | U | B. | C4 | + |
- Der Temperaturbereich hängt stark von dem speziellen Compound ab;
- Der Druckverformungsrest von Kalrez® ist relativ zur Temperatur. In Tieftemperaturanwendungen ist der Wert mäßig, in ochtemperaturanwendungen ist der Wert gut bis sehr gut.
| A | gut |
| B | befriedigend |
| C | ausreichend |
| D | fragwürdig |
| E | dürftig |
| U | ungenüngend |
| 1 | Siehe Broschüre „Chemische Beständigkeiten von Elastomeren" |
| 2 | EPDM könnte schrumpfen |
| 3 | Abhängig vom FKM-Typ |
| 4 | Abhängig vom Compound |
| 5 | Abhängig vom Elastomer-Kern |
| + | igenerell „A", da die Ummantelung FEP ist |
