Was ist die Reißfestigkeit bei Elastomeren?
Die Reißfestigkeit ist die Zugspannung, die an einem Elastomer-Probekörper im Zugversuch im Augenblick des Reißens anliegt. Sie wird aus der Kraft beim Reißen und dem Anfangsquerschnitt berechnet und in N/mm² oder MPa angegeben. Bei den meisten vernetzten Elastomeren ist die Reißfestigkeit gleich der Zugfestigkeit. Die englische Bezeichnung lautet „tensile strength at break“.
| Merkmal | Angabe |
|---|---|
| Kennwert | Reißfestigkeit (englisch: tensile strength at break) |
| Formelzeichen | σR |
| Einheit | N/mm² oder MPa (1 N/mm² = 1 MPa) |
| Definition | Kraft im Augenblick des Reißens, bezogen auf den Anfangsquerschnitt |
| Prüfnormen | DIN 53504:2017-03, ISO 37:2024 |
| Üblicher Probekörper | Schulterstab S2 nach DIN 53504 |
| Prüftemperatur | 23 °C |
| Wertebereich technischer Elastomere | etwa 4 bis 50 MPa |
Wie wird die Reißfestigkeit berechnet?
Die Reißfestigkeit wird aus der Kraft im Augenblick des Reißens und dem Anfangsquerschnitt des Probekörpers berechnet.
Aus der Kraft FR (in N), bei der der Probekörper reißt, und seinem Anfangsquerschnitt A0 (in mm²) ergibt sich die Reißfestigkeit σR (in N/mm²).
Rechenbeispiel: Ein Probekörper mit 4 mm Breite und 2 mm Dicke hat einen Anfangsquerschnitt von 8 mm². Reißt der Probekörper bei einer Kraft von 96 N, beträgt die Reißfestigkeit
Die Reißfestigkeit wird immer auf den Querschnitt vor Versuchsbeginn bezogen. Weil ein Elastomer unter Dehnung deutlich dünner wird, ist die tatsächliche Spannung im Werkstoff beim Reißen um ein Vielfaches höher als die berechnete Reißfestigkeit. Diese tatsächliche Spannung wird als „wahre Spannung“ bezeichnet.
Welche Reißfestigkeit haben Elastomere?
Polyurethan, HNBR und Naturkautschuk besitzen die höchsten Reißfestigkeiten unter den Elastomeren, während Silikonkautschuk die niedrigsten aufweist. Die Richtwerte für die Reißfestigkeit gelten für gängige industrielle, mit Füllstoffen versetzte Mischungen bei Raumtemperatur.
| Elastomer | Kurzzeichen | Reißfestigkeit in MPa |
|---|---|---|
| Polyurethan | AU, EU | 20–50 |
| Hydrierter Nitrilkautschuk | HNBR | 15–35 |
| Naturkautschuk | NR | 15–30 |
| Nitrilkautschuk | NBR | 10–25 |
| Fluorkautschuk | FKM | 8–20 |
| Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk | EPDM | 7–20 |
| Silikonkautschuk | VMQ | 4–11 |
Was ist der Unterschied zwischen Reißfestigkeit und Zugfestigkeit?
Reißfestigkeit und Zugfestigkeit werden im selben Zugversuch ermittelt. Die Zugfestigkeit bezieht sich auf die höchste Kraft im Versuch, die Reißfestigkeit auf die Kraft im Augenblick des Reißens. Bei den meisten vernetzten Elastomeren steigt die Kraft bis zum Reißen an. Die höchste Kraft ist folglich die Kraft beim Reißen und Reißfestigkeit und Zugfestigkeit sind gleich. Bei harten thermoplastischen Elastomeren gibt der Probekörper vor dem Reißen nach: Er beginnt zu fließen und lässt sich bei geringerer Kraft weiterdehnen, bis er reißt. Die höchste Kraft liegt dann vor dem Reißen an und die Zugfestigkeit ist größer als die Reißfestigkeit. Die Zugfestigkeit ist deshalb immer gleich groß oder größer als die Reißfestigkeit.
Ist die Reißfestigkeit dasselbe wie die Weiterreißfestigkeit?
Nein. Die Reißfestigkeit gibt an, bei welcher Spannung ein unbeschädigter Probekörper im Zugversuch reißt und wird in MPa angegeben. Die Weiterreißfestigkeit, auch Weiterreißwiderstand genannt, gibt an, welche Kraft erforderlich ist, um einen bereits vorhandenen Einschnitt weiter einzureißen. Sie wird an einem eingeschnittenen Probekörper gemessen und in N/mm angegeben. Beide Werte hängen nicht direkt zusammen. An der Spitze eines Risses konzentriert sich die Spannung, sodass ein eingeschnittener Elastomer-Probekörper bei deutlich geringerer Belastung versagt als ein unbeschädigtes. Es ist daher möglich, dass ein Elastomer mit hoher Reißfestigkeit auch einen niedrigen Weiterreißwiderstand haben kann.
