Influence of Different Manufacturing Methods and Conditions on the Fatigue Behavior of Nitrile Butadiene Rubber

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Einen essentiellen und immer wichtiger werdenden Faktor bezüglich der Nachhaltigkeit in der Elastomerindustrie stellt die Ermüdung dar, da diese maßgeblich für die Langlebigkeit eines Kautschukbauteils verantwortlich ist. Diese kann in den verschiedensten Prozessschritten eines Bauteillebens beeinflusst werden, angefangen bei der Compoundrezeptur, über die Verar-beitungsparameter, bis hin zur Anwendung. Aus diesem Grund war es Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit einige dieser Faktoren und deren Einfluss auf das Ermüdungsrisswachstum zu genauer zu untersuchen. Genauer, wurde der Einfluss der Prozessparameter Vernetzungszeit und Vernetzungstemperatur, der Einfluss der Formgebungsmethode, sowie der des gewählten Füllstoffs (Ruß, Silika) hinreichend untersucht. Hierzu wurden mittels Spritzgießwerkzeug die nötigen Probekörper mithilfe unterschiedlicher Parameter produziert und charakterisiert. Zur Ermittlung der für diese Arbeit zentralen Ermüdungseigenschaften wurde das Ermüdungs-risswachstum bei zuvor doppelseitig angerissenen Proben gemessen. Durchgeführt wurden die Charakterisierungen mit Probekörpern, die bei verschiedenen Vernetzungszeiten und Temperaturen mittels Spritzguss und Pressen hergestellt wurden. Des Weiteren wurden zwei Materialien mit unterschiedlichem Füllstoff aber gleichem Füllstoffgehalt untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass vor allem Vernetzungszeit und -temperatur einen entscheidenden Einfluss auf den Risswachstumswiderstand eines Vulkanisats haben. Mit steigender Heizzeit erhöht sich die Vernetzungsdichte, die Anzahl an polysulfidischen Vernetzungen sinkt und die damit eng verbundene Risswachstumsrate steigt an. Die Vernetzungstemperatur weist einen gegenteiligen Verlauf auf. Bei einem Anstieg dieser, kommt es zu einer Absenkung der Vernetzungsdichte und damit einer Erhöhung des Risswachstumswiderstandes. Dieser Trend zeigte sich ebenfalls bei durchgeführten Charakterisierungen, wie beispielsweise den übrigen mechanischen Eigenschaften und denen des Rubber Process Analyzers. Bezüglich des Formgebungsverfahrens wurde eine Versteifung im gepressten Material festgestellt, welche aber keinen signifikanten Einfluss auf die Ermüdung des Bauteils hatte. Dies konnte, unter Berufung auf Literatur, mit einer Erhöhung der im Material vorhandenen Verschlaufungen assoziiert werden. Der Füllstoffvergleich machte den Einfluss der Füllstoff-Polymer Wechselwirkungen auf jegliche mechanischen Eigenschaften, einschließlich der Ermüdung, deutlich und zeigte signifikant verringerte Eigen-schaften in Kieselsäure gefülltem Material.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss unterschiedlicher Herstellungsverfahren und -bedingungen auf das Ermüdungsverhalten von Nitril-Butadien-Kautschuk
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Agnelli, Silvia, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Holzer, Clemens, Mitbetreuer (intern)
  • Marano, Claudia, Beurteiler A (extern), Externe Person
  • Pinter, Gerald, Betreuer (intern)
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2024