Erklärung des Kompressionssatzes:Was es ist, wie es funktioniert und wie das Diagramm interpretiert wird

Der Druckverformungsrest beschreibt die dauerhafte Verformung, die in einem Elastomer nach Kompression, thermischer Alterung, Lastfreigabe und Erholung verbleibt. Das Konzept gilt direkt für Gummidichtungen, Silikondichtungen, Polster aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) und Schaumstoffkissen. Der Druckverformungsrest wird als Prozentsatz der nicht wiederhergestellten Dicke im Verhältnis zur angewendeten Durchbiegung gemessen, wobei niedrigere Werte auf eine stärkere elastische Erholung hinweisen. Die American Society for Testing and Materials (ASTM) D395 definiert allgemeine Testbedingungen (25 % Durchbiegung, 22 Stunden Alterung, 70 °C bis 150 °C und eine 30-minütige Erholungsphase bei Standardlabortemperatur). Eine Gummimischung, die bei 100 °C einen Druckverformungsrest von 12 % misst, behält die Dichtkraft besser als eine Mischung, die unter den gleichen Bedingungen 40 % misst.

Der Kompressionsrest funktioniert durch zeitabhängige Entspannung des Polymers, Neuordnung der Vernetzung und wärmebeschleunigtes Erweichen, wodurch die gespeicherte elastische Energie während der anhaltenden Kompression reduziert wird. Zur Interpretation eines Druckverformungsrest-Diagramms werden der Druckverformungsrest-Prozentsatz auf der Y-Achse und die Alterungszeit oder Alterungstemperatur auf der X-Achse abgelesen und anschließend Materialien unter identischen Bedingungen verglichen. Eine steile Kurve von 70 °C bis 150 °C weist auf ein schnelles Wachstum der bleibenden Verformung hin, während eine flachere Kurve auf eine bessere Rebound-Retention hinweist. Eine Dichtung, deren Temperatur von 15 % bei 70 °C auf 35 % bei 125 °C ansteigt, weist ein höheres Leckrisiko auf als eine Dichtung, die im gleichen Bereich unter 20 % bleibt.

Was ist ein Kompressionssatz?

Ein Druckverformungsrest ist ein standardisiertes Maß dafür, wie viel bleibende Verformung in einem elastischen Material verbleibt, nachdem eine Drucklast entfernt wurde. Die Metrik gilt hauptsächlich für Elastomere und flexible Polymere (Gummi, Silikon, TPU, Schaumstoff), da die Materialien für ihre funktionelle Leistung auf elastische Erholung angewiesen sind. Der Druckverformungsrest ist bei realen Teilen von Bedeutung, da er einen Verlust der Dichtkraft, eine Verringerung der Vibrationsisolierung und Änderungen in der Passung vorhersagt. Ein niedriger Druckverformungsrest unterstützt Dichtungen und O-Ringe, die dem Druck standhalten müssen, während ein höherer Druckverformungsrest für Teile geeignet ist, die eine Entspannung tolerieren (Beläge, Stoßfänger). Designer verwenden Druckverformungsdaten, um Materialien unter ähnlichen Testbedingungen (Dehnung, Zeit, Temperatur) zu vergleichen und wählen dann Verbindungen aus, die den Rückprall beibehalten. Zu den praktischen Beispielen gehören Sanitärdichtungen, Dichtungsstreifen für Kraftfahrzeuge und Gehäusedichtungen für die Elektronik.

Wie ist das Kompressionssatzdiagramm zu verstehen?

Um das Kompressionssatzdiagramm zu verstehen, befolgen Sie die fünf Schritte. Identifizieren Sie zunächst die Y-Achse als Prozentsatz des Druckverformungsrests (%) und interpretieren Sie niedrigere Werte als bessere elastische Erholung nach dem Test. Identifizieren Sie zweitens die x-Achse als Alterungszeit (22 Stunden, 70 Stunden, 168 Stunden) oder Alterungstemperatur (70 °C, 100 °C, 150 °C) und behandeln Sie höhere Werte als strengere Testbelastung. Drittens bestätigen Sie die Details der Testbedingungen (ASTM D395, 25 % Durchbiegung, 30 Minuten Erholung), da unterschiedliche Durchbiegungsgrade die Grundwerte verändern. Viertens:Vergleichen Sie Materialkurven, indem Sie die prozentuale Änderung zur gleichen Zeit und Temperatur ablesen, und ordnen Sie dann die Materialien nach dem niedrigsten Druckverformungsrest im angestrebten Betriebszustand. Schließlich interpretieren Sie steile Anstiege als schnelleres Wachstum der bleibenden Verformung und flachere Kurven als eine bessere langfristige Beibehaltung der Dichtkraft.

Was ist Kompressionsverformung?

Eine Druckverformung ist die während eines Drucktests vorgenommene Dickenreduzierung und wird als Prozentsatz der Ausgangsdicke angegeben. Durch die Kompressionsverformung wird das Dehnungsniveau beim Druckverformungstest nach ASTM D395 festgelegt, wobei für viele Elastomerbewertungen eine Verformung von 25 % und 40 % verwendet wird. Die Druckverformung unterscheidet sich vom Druckverformungsrest, da die Durchbiegung den während der Belastung ausgeübten Druck beschreibt, während der Druckverformungsrest die nicht wiederhergestellte Dicke nach Entlastung und einer definierten Erholungsperiode beschreibt. Größere Durchbiegungsgrade belasten das Elastomernetzwerk stärker und führen üblicherweise zu einem höheren gemessenen Druckverformungsrest unter identischen Alterungsbedingungen (22 Stunden, 70 °C bis 150 °C, 30 Minuten Erholung). Die Kompressionsablenkung wird verwendet, um den installierten Druck in Dichtungen, O-Ringen, Pads und Schwingungsisolatoren darzustellen. Die Konstrukteure wählen die Durchbiegungsziele entsprechend der Zusammendrückung der Baugruppe aus, während der Druckverformungsrest den Rückprallverlust nach der Alterung quantifiziert.

Wie unterscheidet sich die Durchbiegung vom Druckverformungsrest? Die Durchbiegung unterscheidet sich vom Druckverformungsrest, da es sich bei der Durchbiegung um die Dickenreduzierung während der Belastung handelt, während es sich bei der Druckverformungsverformung um den bleibenden Dickenverlust nach Entlastung und Wiederherstellung handelt. Die Durchbiegung fungiert als kontrollierter Eingang, der den Quetschgrad (25 % oder 40 %) während der ASTM D395-Alterung definiert. Der Druckverformungsrest dient als gemessene Leistung, die nach der Erholung (30 Minuten) gemeldet wird. Eine höhere Durchbiegung erhöht die innere Spannung und tendiert dazu, den Druckverformungsrest bei gleicher Zeit und Temperatur zu erhöhen.

Wie wird die Druckverformung gemessen?

Um die Kompressionsverformung zu messen, befolgen Sie die fünf Schritte. Messen Sie zunächst die anfängliche Probendicke mit einem kalibrierten Dickenmessgerät mit konstanter Anpresskraft. Zweitens wählen Sie den Zieldurchbiegungsprozentsatz (25 % oder 40 %) und berechnen die erforderliche komprimierte Dicke aus der anfänglichen Dicke. Drittens legen Sie die Probe in eine Kompressionsvorrichtung mit flachen, parallelen Platten und üben Druck aus, bis die berechnete Dicke erreicht ist. Viertens überprüfen Sie die komprimierte Dicke mithilfe von Endmaßen, Abstandshaltern oder Vorrichtungsanschlägen, die das Durchbiegungsniveau während des Tests fixieren. Notieren Sie abschließend den Durchbiegungsprozentsatz, den Vorrichtungstyp, die Probendicke und den Referenzstandard (ASTM D395), um eine wiederholbare Kompressionsdurchbiegungskontrolle sicherzustellen.

Wie hängt der Kompressionsrest mit dem 3D-Druck zusammen?

Der Druckverformungsrest bezieht sich auf den 3D-Druck, da flexible gedruckte Polymere (TPU, thermoplastisches Elastomer (TPE), Elastomer-ähnliche Harze) bei anhaltender Belastung an Dickenerholung verlieren, was sich auf Dichtungen, Polster und Dämpfungseigenschaften auswirkt. Gedruckte Teile zeigen ein anderes Verhalten als geformter Gummi, da Schichtschnittstellen und Porosität die Spannungsverteilung ändern.

Der Druckverformungsrest steigt bei gedruckten Elastomeren, wenn durch die Druckeinstellungen Hohlräume, eine geringe Zwischenschichtbindung oder eine ungleichmäßige Füllung entstehen. Eine gedruckte Dichtung, die sich entspannt, verliert ihre Dichtkraft, was das Leckagerisiko erhöht. Die Materialwahl ist wichtig, da TPU-Typen in Härte und Rückprall variieren und Harzelastomere unter Hitze kriechen. Designer reduzieren das Risiko des Druckverformungsrests, indem sie die Wandstärke erhöhen (2 mm bis 4 mm), flexible Filamente höherer Qualität auswählen und Betriebstemperaturen über 60 °C bis 80 °C für TPU-Typen im Zusammenhang mit dem Druckverformungsrest beim 3D-Druck vermeiden.

Welche Bedeutung hat die Prüfung des Druckverformungsrestes?

Die Bedeutung der Druckverformungsrestprüfung liegt im Prozess der Quantifizierung der bleibenden Verformung nach kontrollierter Kompression, die eine Vorhersage der langfristigen Dichtungs- und Dämpfungsleistung ermöglicht. Der Test ist wichtig, da Elastomerausfälle eher durch einen Verlust der Rückfederung als durch einen plötzlichen Bruch allmählich auftreten. Daten zum Druckverformungsrest unterstützen die Materialauswahl für O-Ringe, Dichtungen, Schwingungsdämpfer und medizinische Dichtungen. Durch Tests werden Verbindungen identifiziert, die Hitzealterung, Öleinwirkung und anhaltender Belastung standhalten. Hersteller verwenden Testergebnisse, um die Härtungschemie, den Füllstoffgehalt und die Chargenkonsistenz zu validieren. Designer nutzen die Daten, um das Garantierisiko zu reduzieren, indem sie Materialien auswählen, die dem Kontaktdruck standhalten. Prüfungen werden für Teile relevant, die Hitze ausgesetzt sind, wo sich die Entspannung beschleunigt.

Was ist ASTM D395?

ASTM D395 ist eine Standardtestmethode zur Messung des Druckverformungsrests von Gummi, die den dauerhaften Dickenverlust quantifiziert, nachdem eine Elastomerprobe über einen definierten Zeitraum komprimiert, thermisch gealtert, entlastet und einem kontrollierten Erholungsintervall unterzogen wurde. Die Norm spezifiziert Probentypen (Typ 1 und Typ 2), Vorrichtungskonfigurationen und Berichtsanforderungen für die Druckverformungsrestprüfung nach Methode A (konstante Kraft) und Methode B (konstante Durchbiegung). Viele gängige Testaufbauten verwenden Durchbiegungsgrade um 25 % oder 40 %, Belichtungszeiten von etwa 22 Stunden oder 70 Stunden und Ofentemperaturen, die je nach Materialspezifikation zwischen etwa 70 °C und 150 °C liegen. Das Verfahren zeichnet die Anfangsdicke auf, führt eine kontrollierte Durchbiegung mithilfe von Abstandshaltern oder Vorrichtungsanschlägen durch, hält die Kompression während der Alterung aufrecht, gibt die Last frei und misst die wiederhergestellte Dicke nach der definierten Erholungsperiode. Der Druckverformungsrest-Prozentsatz wird aus der nicht wiederhergestellten Dickenänderung im Verhältnis zur angewendeten Durchbiegung berechnet. ASTM D395 unterstützt den Elastomervergleich hinsichtlich Dichtungsleistung, Rückprallbeständigkeit und langfristigem Spannungsrelaxationsverhalten.

Wie wird ASTM D395 durchgeführt?

Befolgen Sie zur Durchführung von ASTM D395 die sechs Schritte. Bereiten Sie zunächst eine Gummiprobe mit einer standardisierten Geometrie vor und zeichnen Sie die anfängliche Dicke mit einem kalibrierten Dickenmessgerät auf. Zweitens wählen Sie die Testmethode (Methode A, konstante Kraft oder Methode B, konstante Durchbiegung) und legen Sie die angestrebte Kompressionsdurchbiegung fest (25 % oder 40 %). Drittens platzieren Sie die Probe in der Kompressionsvorrichtung zwischen flachen, parallelen Platten und üben mit Abstandshaltern oder Vorrichtungsanschlägen Druck aus, um die Durchbiegung zu blockieren. Viertens:Altern Sie die komprimierte Probe für eine definierte Dauer (22 Stunden oder 70 Stunden) bei einer definierten Temperatur (70 °C, 100 °C, 125 °C oder 150 °C). Fünftens:Nehmen Sie die Probe im heißen Zustand aus der Halterung, lassen Sie die Last los und lassen Sie sie für eine definierte Zeit (30 Minuten) bei Standardlabortemperatur (23 °C) erholen. Messen Sie abschließend die endgültige Dicke und berechnen Sie den Druckverformungsrest-Prozentsatz aus der nicht wiederhergestellten Dickenänderung im Verhältnis zur angewendeten Durchbiegung.

Ist ASTM D395 wichtig für die Materialauswahl?

Ja, ASTM D395 ist für die Materialauswahl wichtig, da sich die Druckverformungsrestleistung direkt auf die langfristige Dichtungslast und die elastische Erholung im Betrieb auswirkt. ASTM D395 bietet eine konsistente Druckverformungstestmethode für vulkanisierten Gummi und gummiähnliche Materialien, einschließlich vieler Elastomerfamilien, die in Dichtungen und Dichtungen verwendet werden. Der Standard definiert Befestigungsmethoden, Durchbiegungsgrade (üblicherweise 25 % oder 40 %), thermische Einwirkungsdauer (22 Stunden oder 70 Stunden in vielen Spezifikationen), Einwirkungstemperaturbereiche und Wiederherstellungszeitpunkte, was einen aussagekräftigen Vergleich der Verbindungen ermöglicht. Ein Material, das nach 22 Stunden bei 10 % Druckverformung bei 100 °C gemessen wurde, behält eine größere erholbare Dicke als ein Material, das unter den gleichen Bedingungen bei 40 % gemessen wurde. Die Ergebnisse helfen bei der Abschätzung des Dichtungskraftverlusts bei Dichtungen und O-Ringen sowie des Dickenverlusts bei Pads unter anhaltender Kompression. ASTM D395-Daten unterstützen Materialspezifikationen, Lieferantenqualifizierung und ein reduziertes Ausfallrisiko bei druckbelasteten Elastomeranwendungen.

Wie misst man den Druckverformungsrest eines Materials?

Sie messen den Druckverformungsrest eines Materials, indem sie die anfängliche Dicke aufzeichnen, die Probe auf eine definierte Durchbiegung komprimieren, die Durchbiegung während der thermischen Alterung für eine definierte Zeit und Temperatur beibehalten, die Last freigeben, ein definiertes Erholungsintervall zulassen und den Prozentsatz der nicht wiederhergestellten Dicke im Verhältnis zur angewendeten Durchbiegung berechnen. ASTM D395 ist ein allgemeiner Standard für die Prüfung des Druckverformungsrestes von Gummi und Elastomeren und definiert Vorrichtungen und Berichtsanforderungen für Methode A und Methode B. Bei der Probenvorbereitung wird eine gestanzte Probe oder ein geformter Knopf mit flachen, parallelen Flächen verwendet, um Dickenschwankungen zu reduzieren und die Wiederholbarkeit zu verbessern. Der Test verwendet eine Druckverformungseinrichtung mit starren Platten und Abstandshaltern, um die angestrebten Durchbiegungswerte beizubehalten. Die üblichen Durchbiegungseinstellungen liegen je nach Methode und Material bei 25 % oder 40 %. Die Alterung erfolgt in einem Ofen mit kontrollierter Temperatur, wobei übliche Bedingungen 70 °C bis 150 °C für 22 Stunden umfassen und einige Spezifikationen auch längere Zeiträume vorsehen. Die Erholung wird nach einer definierten Zeit bei Standardlabortemperatur gemessen und der endgültige Druckverformungsrest-Prozentsatz wird aus dem Dickenverlust nach der Erholung berechnet.

Was ist ein Kompressionstester?

Ein Kompressionstester ist ein Messgerät, das eine kontrollierte Druckbelastung oder kontrollierte Durchbiegung auf eine Materialprobe ausübt, um die Dickenänderung, die Kraftreaktion und die bleibende Verformung nach der Erholung zu bewerten. Bei einem Kompressionsprüfgerät werden flache, parallele Platten, ein kalibriertes Kraft- oder Verschiebungskontrollsystem und ein Dickenmessgerät oder Verschiebungssensor mit einer Auflösung von 0,01 mm verwendet. Der Vorgang beginnt mit der Messung der anfänglichen Probendicke, der Anwendung einer definierten Durchbiegung (25 % oder 40 %) oder einer definierten Kraft, dem Halten des Zustands für eine festgelegte Dauer (22 Stunden oder 70 Stunden) bei einer kontrollierten Temperatur (70 °C bis 150 °C) und der anschließenden Messung der Enddicke nach einer definierten Erholungszeit (30 Minuten). Präzise Ergebnisse erfordern eine Plattenausrichtung innerhalb von 0,05 mm, geschmierte Kontaktflächen und eine wiederholbare Probenplatzierung, um eine Kantenbelastung zu verhindern. Kompressionstester unterstützen ASTM D395-Druckverformungstests und Druckverformungskrafttests für Gummi, Silikon, EPDM, FKM und TPU.

1. Kompressionssatz A

Ein Druckverformungsrest A ist die ASTM D395-Methode, die den Druckverformungsrest unter konstanter Kraft misst, wobei eine bestimmte Last die Gummiprobe zusammendrückt und die endgültige bleibende Verformung nach Alterung und Erholung gemessen wird. Methode A verwendet eine feder- oder kraftgesteuerte Vorrichtung, um eine angestrebte Druckkraft aufrechtzuerhalten, statt einer festen Dickenreduzierung. Das Setup wird verwendet, wenn eingebaute Teile unter Last einem variablen Druck und nicht einer festen Durchbiegung ausgesetzt sind. Ein praktisches Beispiel ist eine Gummiunterlage oder -halterung, die eine anhaltende Klemmkraft erfährt, deren Dicke je nach Belastung und Temperatur leicht variiert. Die Ergebnisse des Druckverformungsrests A werden als Prozentsatz der ursprünglichen Dicke angegeben.

2. Kompressionssatz B

Der Druckverformungsrest B ist eine ASTM D395-Testmethode, die die bleibende Verformung bewertet, nachdem ein Elastomer während der thermischen Alterung auf einer festen Durchbiegung gehalten wird. Die Probe wird auf eine definierte Dickenreduzierung komprimiert und an der Zielauslenkung durch Abstandshalter oder anschlaggesteuerte Vorrichtungen mechanisch festgehalten. Übliche Durchbiegungsgrade liegen je nach Anwendung und Materialklasse bei 25 % und 40 % der ursprünglichen Dicke. Die Methode passt zum Dichtungsdesign, da Dichtungen und O-Ringe unter kontrolliertem Druck und nicht unter kontrollierter Last arbeiten. Ein repräsentativer Fall besteht darin, einen O-Ring 22 Stunden lang bei 100 °C bei 25 % Durchbiegung zu halten, die Probe zu entlasten, ein definiertes Erholungsintervall zuzulassen und die nicht wiederhergestellte Dicke zu messen, um den Druckverformungsrest zu berechnen. Methode B wird häufig zum Vergleich von Elastomermischungen verwendet, wenn eine Vorrichtungskontrolle und eine wiederholbare Durchbiegung erforderlich sind.

Welche Faktoren beeinflussen die Kompressionssätze?

Die Faktoren, die den Druckverformungsrest beeinflussen, sind Temperatur, Zeit unter Druck, Druckverformung, Materialzusammensetzung, Aushärtungssystem, Füllstoffpaket und die Betriebsumgebung. Eine höhere Alterungstemperatur erhöht die bleibende Verformung, wobei Elastomere einen deutlich höheren Druckverformungsrest aufweisen, wenn die Alterung 22 Stunden lang von 70 °C auf 150 °C ansteigt. Bei längerer Belastung erhöht sich der Satz, wobei 70 Stunden bei gleicher Temperatur höhere Werte ergeben als 22 Stunden. Eine höhere Kompressionsverformung erhöht die Gesamtverformung, obwohl der Druckverformungsrest-Prozentsatz bei den meisten Elastomerbewertungen typischerweise mit einer standardisierten Verformung von 25 % verglichen wird. Änderungen der Materialzusammensetzung werden durch Polymertyp, Vernetzungsdichte und Weichmachergehalt bestimmt. Das Aushärtungssystem beeinflusst die Hitzestabilität, wobei peroxidvernetztes Silikon und EPDM bei 150 °C eine geringere Verformung aufweisen als schwefelvernetzte Systeme. Füllstoffe und Antioxidantien beeinflussen den Rückprall, indem sie Oxidation und Kettenspaltung während der Alterung reduzieren. Öle, Kraftstoffe, Ozon und Feuchtigkeit nehmen zu, indem sie das Polymernetzwerk anschwellen oder abbauen.

Was bedeutet ein höherer prozentualer Druckverformungsrest?

Ein höherer prozentualer Druckverformungsrest bedeutet, dass das Material merklich flach bleibt, nachdem die Druckkraft entfernt wurde, was auf einen schlechten Rückprall hinweist. Hohe Werte reduzieren die verbleibende Dichtungslast in Dichtungen und O-Ringen und reduzieren die verbleibende Höhe in Polstern und Stoßstangen. Eine Dichtung, die bei 35 % Druckverformung bei 100 °C gemessen wurde, weist einen größeren dauerhaften Dickenverlust auf als eine Dichtung, die im gleichen Test bei 12 % gemessen wurde. Eine geringere zurückgewonnene Dicke verringert den Kontaktdruck, was das Leckagerisiko in statischen Verbindungen erhöht. Ein bei einem Druckverformungsrest von 40 % gemessenes Vibrationspolster verliert allmählich an Höhe und überträgt Vibrationen auf die Baugruppe. Ein hoher Druckverformungsrest geht mit einer schnelleren Spannungsentspannung einher, die durch Hitze, Oxidation oder Flüssigkeitseinwirkung (Öl, Kraftstoff) verursacht wird.

Sollten Sie beim 3D-Druck Materialien mit hoher Druckverformung vermeiden?

Ja, Sie sollten beim 3D-Druck Materialien mit hoher Kompression vermeiden. Beim 3D-Druck werden Materialien mit hohem Druckverformungsrest vermieden, wenn das Teil unter anhaltender Belastung eine Dichtkraft oder eine federartige Rückfederung beibehalten muss. Gedruckte Elastomere mit hoher Verformung verlieren schneller an Dicke, da sich die Polymerentspannung bei anhaltender Kompression bei 25 % Durchbiegung über 22 Stunden mit Schichtgrenzflächeneffekten verbindet. Eine gedruckte TPU-Dichtung, die nach Wärmealterung (70 °C, 22 Stunden, 30 Minuten Erholung) einen Druckverformungsrest von 35 % bis 50 % misst, verliert den Kontaktdruck und leckt früher als ein Material, das unter 20 % bleibt. Füllung und Porosität verschlimmern das Problem, da Hohlräume Spannungen konzentrieren und den effektiven Querschnitt bei 80 % bis 95 % Füllung um 10 % bis 30 % verringern. Hitzeeinwirkung über 60 °C beschleunigt die Aushärtung bei TPU-Typen. Flexible Materialien mit niedrigerem Set passen auf gedruckte Dichtungen, während Materialien mit höherem Set auf Stoßstangen und Füße passen, bei denen der Dickenverlust geringere Auswirkungen hat 3D-Druck.

Sollten Sie einen höheren oder niedrigeren Kompressionsrest wählen?

Ja, Sie sollten einen höheren oder niedrigeren Kompressionssatz wählen.  Der Druckverformungsrest wird durch die Auswahl der Verbindungen, Änderungen der Härtungschemie und die Verarbeitungskontrolle verbessert. Das Ausmaß der Verbesserung hängt von der Polymerfamilie, dem Vernetzungssystem und der angestrebten Betriebstemperatur ab. Durch die Crosslink-Optimierung wird der Satz reduziert, indem die Netzwerkstabilität erhöht wird. Die Peroxidhärtung verringert die Verformung von Silikon und EPDM im Vergleich zu schwächer aushärtenden Systemen bei hohen Temperaturen. Die Auswahl von Füllstoffen und Additiven verbessert den Rückprall, indem sie das Polymergerüst gegen Oxidation stabilisiert. Durch Verarbeitungsverbesserungen und Nachhärtung werden Hohlräume und Aushärtegradienten reduziert, die zu bleibenden Verformungen führen. Die Materialsubstitution bleibt der größte Hebel, da FKM oder Silikon bei Hochtemperaturdichtungen die Leistung von Allzweckkautschuk übertrifft. Ein realistisches Verbesserungsziel liegt zwischen 5 % und 15 % niedriger, bei gleicher D395-Bedingung.

Können Sie den Druckverformungsrest eines Materials verbessern?

Ja, der Druckverformungsrest kann durch Auswahl der Verbindungen, Änderungen der Härtungschemie und Verarbeitungskontrolle verbessert werden. Das Ausmaß der Verbesserung hängt von der Polymerfamilie, dem Vernetzungssystem und der angestrebten Betriebstemperatur ab. Durch die Crosslink-Optimierung wird der Satz reduziert, indem die Netzwerkstabilität erhöht wird. Die Peroxidhärtung verringert die Verformung von Silikon und EPDM im Vergleich zu schwächer aushärtenden Systemen bei hohen Temperaturen. Die Auswahl von Füllstoffen und Additiven verbessert den Rückprall, indem sie das Polymergerüst gegen Oxidation stabilisiert. Verarbeitungsverbesserungen reduzieren Hohlräume und Aushärtegradienten, die zu bleibender Verformung führen. Der Materialaustausch bleibt der größte Hebel, da FKM oder Silikon bei Hochtemperaturdichtungen häufig die Leistung von Allzweckkautschuk übertrifft. Ein realistisches Verbesserungsziel liegt zwischen 5 % und 15 % niedriger, bei gleicher D395-Bedingung.

Hat der Gummi einen niedrigen oder hohen Druckverformungsrest?

Ja, Gummi hat einen niedrigen oder hohen Druckverformungsrest, je nach Mischungsdesign, Härtungschemie und Testhärte. Bei Allzweck-Gummimischungen sinkt der Wert bei 70 °C innerhalb von 22 Stunden von 15 % auf 35 %. Premium-Dichtungsmassen sinken unter den gleichen Bedingungen von 8 % auf 20 %. Hohe Hitzeeinwirkung erhöht die Werte, so dass eine Mischung mit einer Nenntemperatur von 15 % bei 70 °C über 30 % bei 125 °C liegt. Tiefsitzender Gummi hält die Dichtungsspannung in O-Ringen und Dichtungen aufrecht. Hochgesetzter Gummi verliert an Rückfederung, was das Risiko von Undichtigkeiten und den Dickenverlust erhöht. Die Auswahl hängt von der Temperatur, der Öleinwirkung und der erforderlichen Lebensdauer ab.

Wie hoch ist der Kompressionsrest-Prozentsatz von Silikonkautschuk?

Der Druckverformungsrestanteil von Silikonkautschuk liegt unter ASTM D395-Bedingungen in einem niedrigen bis mäßigen Bereich, wobei viele kommerzielle Qualitäten bei 25 % Durchbiegung nach 22 Stunden bei 100 °C und einem definierten Erholungsintervall bei etwa 10 % bis 30 % liegen, während Hochleistungsmischungen einstellige Werte erreichen. Silikon behält seine Elastizität bei erhöhten Temperaturen besser als viele Allzweck-Elastomere, was die Rückfederung nach thermischer Einwirkung unterstützt. Tests bei erhöhter Temperatur (125 °C bis 175 °C) unterstreichen die Stabilität von Silikon, da das Polymergerüst im Vergleich zu Kautschuken auf Kohlenwasserstoffbasis einem thermischen Abbau widersteht. Die typische Betriebstemperaturbeständigkeit vieler Silikonsorten liegt je nach Formulierung und Verstärkung bei etwa –60 °C bis 230 °C. Silikonverbindungen mit niedrigem Druckverformungsrest eignen sich für Dichtungsanwendungen, die eine langfristige Krafterhaltung erfordern (Ofendichtungen, medizinische Dichtungen, Elektronikgehäuse). Silikonverbindungen mit höherem Druckverformungsrest eignen sich immer noch für statische Dichtungsanwendungen, bei denen die thermische Stabilität wichtiger ist als die Rückprallleistung.

Wie wird der Kompressionsrest-Prozentsatz in Silikonkautschuk gemessen?  

Der prozentuale Druckverformungsrest in Silikonkautschuk wird gemessen, indem eine Testprobe auf eine feste Durchbiegung belastet wird, die Durchbiegung während der thermischen Alterung beibehalten wird, die Belastung entfernt wird, ein kontrolliertes Erholungsintervall abgewartet wird und der permanente Dickenverlust als Prozentsatz der ursprünglichen Durchbiegung berechnet wird. ASTM D395 bietet den Standardtestrahmen und spezifiziert Schlüsselparameter, die das Ergebnis beeinflussen, einschließlich Probenabmessungen, Vorrichtungstyp, Durchbiegungsgrad, Expositionstemperatur, Expositionsdauer und Erholungszeitpunkt für Methode A und Methode B. Die Dickenmessung erfordert eine Messung mit geringem Kraftaufwand, da Silikonkautschuk unter dem Sondendruck nachgibt und den Messwert verzerrt. Parallele Platten und die richtige Ausrichtung der Vorrichtungen reduzieren ungleichmäßige Belastungen, die zu irreführenden Wiederherstellungsdicken führen. Die Auswahl der Erholungszeit wirkt sich auf den gemessenen Rückprall aus und ändert den gemeldeten Kompressionssatzwert. In einem vollständigen Bericht werden die ASTM-Methode, der Durchbiegungsprozentsatz, die Alterungstemperatur, die Alterungszeit, die Erholungszeit und der endgültige Druckverformungsrestprozentsatz aufgeführt.                                      

Was ist der Unterschied zwischen Druckverformungsrest und Kriechen (Verformung)?

Der Unterschied zwischen Druckverformung und Kriechverformung wird durch den Belastungszustand und den Endpunkt der Messung bestimmt. Ein Druckverformungsrest misst den dauerhaften Dickenverlust, nachdem ein Material für eine definierte Zeit und Temperatur komprimiert, entlastet und dann einer kontrollierten Erholungsphase unterzogen wurde. Kriechen misst das zeitabhängige Dehnungswachstum, während eine konstante Spannung oder konstante Last ohne Entlastung anliegt. Der Druckverformungsrest konzentriert sich auf den elastischen Erholungsverlust, der sich direkt auf die Langzeitdichtkraft in Dichtungen und O-Ringen auswirkt. Kriechen konzentriert sich auf die fortschreitende Formänderung unter anhaltender Belastung, die sich auf die Dimensionsstabilität von tragenden Teilen und befestigten Baugruppen auswirkt. Bei der Druckverformungsrestprüfung wird eine feste Durchbiegung angewendet, die Durchbiegung während der Alterung beibehalten, die Last freigegeben und die endgültige wiederhergestellte Dicke gemessen. Beim Kriechtest wird eine konstante Last oder Spannung angewendet und die Verformung als Funktion der Zeit verfolgt. Das Leistungsrisiko ist unterschiedlich, da der Druckverformungsrest sich auf den Rückprallverlust bezieht, während sich die langfristige Maßabweichung auf das Kriechen (Verformung) bezieht.

Warum ist es wichtig, den Druckverformungsrest vom Kriechen zu unterscheiden?

Es ist wichtig, Druckverformungsrest und Kriechen zu unterscheiden, da die beiden Eigenschaften unterschiedliche Versagensarten bei Elastomeren und Polymeren vorhersagen. Verwirrung führt zu falscher Materialauswahl und unerwartetem Funktionsverlust. Ein Dichtungsversagen hängt eher mit dem Druckverformungsrest zusammen, da der Rückprallverlust den Kontaktdruck nach langer Kompression verringert. Ein Versagen einer strukturellen Polymerhalterung ist eher mit Kriechen verbunden, da die Verformung unter konstanter Belastung zunimmt. Da Tests und Spezifikationen unterschiedlich sind, birgt die Verwendung der falschen Metrik ein Risiko. Eine klare Unterscheidung verbessert die Designspielräume und die Qualitätskontrolle.

Kann die Verwechslung der beiden zu einem materiellen Versagen führen?

Ja, die Verwechslung der beiden führt zum materiellen Versagen. Der Grund für die Verwirrung liegt darin, dass die falschen Testdaten verwendet werden, um das tatsächliche Serviceverhalten vorherzusagen. Eine Fehlinterpretation führt dazu, dass sich Teile früher als erwartet entspannen, undicht werden, sich verformen oder ihren Sitz verlieren. Eine Dichtung, die nur anhand der anfänglichen elastischen Daten ausgewählt wurde, kann unter Last eine geringe Verformung aufweisen, nach thermischer Alterung jedoch immer noch an Rückfederung verlieren, was zu Undichtigkeiten führt.

 Ein Kunststoffteil, das anhand von Druckverformungsdaten ausgewählt wurde, kann nach der Entlastung gut zurückfedern, unter anhaltender Belastung jedoch immer noch kriechen, was zu Maßabweichungen führen kann. Die richtige Auswahl der Eigenschaften verringert das Garantierisiko und verbessert die langfristige Leistung.

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