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Naturkautschuk

Aus Naturkautschuk lassen sich Vulkanisate mit höchster Elastizität und Reißfestigkeit herstellen. Neben hoher Kerbzähigkeit besitzen sie gute Abriebbeständigkeit und zeigen geringes plastisches Fließen.

Von allen Elastomeren hat Naturkautschuk die höchste mech.-dynamische Belastbarkeit. Die nur mäßige Ozonbeständigkeit kann durch entsprechende Zusätze verbessert werden. Naturkautschuk ist unbeständig gegen unpolare Flüssigkeiten wie Mineralöle, Schmierstoffe, Treibstoffe, aliphatische, aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe.

Synthetischer Kautschuk

Ausgangsstoff zur Herstellung von Synthesekautschuk ist Öl oder Erdgas. In früheren Jahren als Ersatz für Naturkautschuk vorangetrieben, erhielt der Synthesekautschuk zunehmend eigene Anwendungsgebiete, wobei die beim Naturkautschuk bemängelten Eigenschaften wie Wärme-, Witterungs- und Ölbeständigkeit gezielt verbessert wurden.

So gibt es heute eine Reihe von Synthesekautschukkarten, deren Eigenschaften erst die große Anwendungsbreite ermöglichten, die der heutigen Gummitechnik ihre Bedeutung im Gesamtfeld der Technik verschaffte.

Mischung

Gummi ist keine chemisch-einheitliche Substanz, sondern ein Gemisch aus sehr unterscheidlichen Stoffen. Für das Rezept einer Mischung stehen einige hundert Substanzen zur Verfügung, womit sich unterschiedliche Beständigkeiten und mechanische Eigenschaften realisieren lassen. Hierbei stellt der kautschuk als makromolekulares Material die elastische Komponente im Gummi dar.

Er bestimmt das Niveau der mechanischen Eigenschaften wie Bruchdehnung, Rückprallelastizität, Festigkeit und Weiterreißwiderstand. Erst durch Vermischen mit Chemikalien und Zuschlagstoffen sowie durch den anschließenden Vulkanisationsprozess entsteht daraus ein brauchbarer Werkstoff.

Härte

Darunter versteht man den relativen Widerstand der Oberfläche gegen das Eindrücken eines Eindringkörpers von bestimmten Dimensionen unter einer bestimmten Belastung. Die Härtezahlen stellen entweder die Eindringtiefe oder davon abgeleitete zweckmäßige Einheiten dar wie z.B. die Shore-Härte (DIN 53 505).

Metallgummi wird im allgemeinen in drei Härteabstufungen
weich = 45° Shore A
mittel = 60° Shore A
hart = 70° Shore A
ab Lager geliefert.

Elastizität

Bei unterscheidlichen Kautschuken findet sich auch unterschiedliches Elastizitätsverhalten. Angegeben wird die Elastizität als sogenannte Rückprallelastizität in Prozent (DIN 53 512).

Hohe Elastizität entspricht geringer Dämpfung. Der für PHOENIX-Metallgummi verwendete Naturkautschuk zeichnet sich gegenüber Synthesekautschuken durch besonders hohe Elastizität aus.

Temperaturbeständigkeit

Naturkautschukvulkanisate sind unter Dauereinwirkung in den Grenzen con -40° bis +80° und für kurzzeitige Temperatureinwirkungen von -60° bis +130° temperaturbeständig. Durch geeigneten Mischungsaufbau sind diese Grenzen noch etwas variierbar.

Zu berücksichtigen ist jedoch, dass Materialveränderungen nicht erst oberhalb dieser Grenzbereiche auftreten, diese beginnen bereits bei geringeren Temperaturen, laufen dort aber wesentlich langsamer ab.

Ozonbeständigkeit

Eine wichtige Eigenschaft und die Grundlage für die Witterungsbestän-digkeit ist die Beständigkeit gegen Ozon. (DIN 53 509) Ozon ist eine Modifikation des Sauerstoffes und kommt in wechselnder Konzentration in der Atmosphäre vor. Gummi erhält in gedehntem Zustand durch den Angriff von Ozon Risse, die quer zur Spannungsrichtung verlaufen.

Als Voraussetzung für die Bildung von Ozonrissen muß der Gummi eine bestimmte Spannungs- und Dehnungsschwelle überschritten haben. Sie wird im allgemeinen als kritische Dehnung bezeichnet. Geschwindigkeit und Ausmaß dieser Schädigungen hängen von den Einwirkungsbe-dingungen und in hohem Maße von der jeweiligen Mischung ab.

Haftung

Für die Bindung von Elastomeren an Metalle werden Haftvermittler überwiegend als Zweischichtensystem eingesetzt. Das Zweischichten-system bietet einen wirkungsvollen Schutz gegen Unterrostung und eine gute Haftung. Auf die saubere, fettfreie Bindefläche (mechanische bzw. chemische Vorbehandlung) werden die Haftvermittler durch Streichen, Tauchen oder Spritzen aufgetragen, und durch den Vulkanisationsprozess wird eine feste Verbindung zwischen der Gummimischung und dem Metall hergestellt.

Es ergeben sich so Haftfestigkeiten, die normalerweise die Bruchfestigkeit der eingesetzten Elastomerqualität übersteigen. Die absoluten Reißwerte sind abhängig von der Festigkeit der Kautschukmischung und von der Artikelgeometrie. Eine galvanische Veredelung der Fertigteile ist nachträglich ohne Beeinträchtigung des Haftverbundes möglich.

Bleibende Verformung

Eine bleibende Verformung unter Belastung ist bei Gummielementen unvermeidlich. Unter statischer Last gleiten einzelne Molekülketten aneinander ab. Man spricht hier von "Fließen" oder "Kriechen" (DIN53 444) Bei dynamischer Beanspruchung spricht man von "Setzung". Diese bleibende Verformung ist proportional dem Logarithmus der Zeit und unabhängig von der temperatur und wird in % der statischen Einfederung angegeben.

Metallgummielemente aus Naturkautschuk verhalten sich hinsichtlich der bleibenden Verformung wesentlich günstiger als vergleichbare Elemente aus Synthesekautschuk.

Toleranzen

Kein Werkstück ist mit absoluter Genauigkeit herzustellen. Die Maßtoleranzen richten sich nach den einschlägigen Normen. Gummi-maßtoleranzen sind in ISO 3302-M3 festgelegt.

Gleiches gilt auch für die Werkstoffeigenschaften der Gummielemente. Die Härte kann um ± 5 Shore-Punkte schwanken, und für die Federrate ergibt sich entsprechend ein Toleranzfeld von ± 20%. Bei besonders hohen technischen Anforderungen kann bei entsprechend betriebenem Aufwand eine Toleranzfeldeinengung auf ± 10% der federrate erreicht werden.

Bearbeitung

Gummiteile können nach dem Vulkanisieren durch Schleifen, Abschneiden und Abstechen, durch Stanzen und auch durch Bohren bearbeitet werden.

Dabei ist darauf zu achten, dass möglichst wenig Wärme in die Haftzonen eingeleitet wird. Die Schneidarbeitsgänge erfordern hohe Schnittgeschwin-digkeiten (> 1,2m/s) und gute Schmierung mit Seifenwasser.

Dämpfung

Die Dämpfung entspricht dem Energieverlust pro Schwingung. In der Schwingungstechnik wird als Maß für die Dämpfung der mechanische Verlustwinkel δ angegeben. Die Dämpfung ist kein konstanter Wert. Sie ist abhängig von der Gummiqualität, von der Temperatur, von der Verformungsgeschwindigkeit, von der Formgebung und von der Spannungsart.

Bei der Schwingungsisolation werden meist schwach dämpfende Mischungen eingesetzt, weil diese im überkritischen Gebiet der Lagerung eine bessere Isolationswirkung erzielen.

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