Was ist Elastizität?

Elastizität beschreibt die Fähigkeit eines Materials, sich unter Belastung zu verformen und nach Entlastung in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Elastizität entsteht durch die verknäult vorliegenden Polymerketten und deren gitterartige Vernetzung. Unter Belastung werden die Polymerketten gestreckt, ohne dabei dauerhaft geschädigt zu werden. Bei Entlastung kehren die Ketten in ihren verknäulten Zustand zurück. In der Gummi- und Kunststofftechnik ist Elastizität ein zentraler Kennwert für Werkstoffe, die Dichtungen, Federelementen oder Membranen eingesetzt werden.

 

Einflussfaktoren auf die Elastizität

  • Polymerbasis: Unterschiedliche Kautschukarten besitzen verschiedene Elastizitäten (z. B. besonders hohe Kälteflexibilität bei VMQ, höhere Steifigkeit bei FKM).
  • Vernetzungsgrad: Eine stärkere Vernetzung erhöht die Festigkeit, reduziert aber die maximale Dehnung und Flexibilität.
  • Füllstoffe und Additive: Verstärkende Füllstoffe machen das Material fester und weniger elastisch. Weichmacher erhöhen die Elastizität, können jedoch die Rückstellkraft verringern.
  • Härte (Shore A): Mit steigender Härte nimmt die Elastizität ab. Weichere Mischungen verformen sich leichter.
  • Temperatur: Kälte macht Elastomere steifer, Wärme erhöht die Flexibilität, sorgt aber gleichzeitig für schnellere Alterung
  • Alterung und Medienkontakt: UV, Ozon, Wärme oder Chemikalien können die Elastizität langfristig verringern.
  • Belastungsdauer: Kurze Belastungen werden gut zurückgestellt. Lange oder permanente Belastungen führen zu bleibender Verformung.
  • Geometrie: Dünne oder filigrane Bereiche verformen sich leichter als massive Querschnitte.

 

Arten von Elastizität

  • Lineare Elastizität: Die Verformung ist proportional zur Belastung (z.B. bei kleinen Dehnungen).
  • Nichtlineare Elastizität: Typisch für Gummi bei großen Verformungen (Polymerketten richten sich parallel zueinander, wodurch kristalline Bereiche entstehen, die versteifend wirken)
  • Zeitabhängige Elastizität (viskoelastisch): Das Rückstellverhalten hängt von Dauer und Geschwindigkeit der Belastung ab.