Was ist Zugfestigkeit?
Die Zugfestigkeit ist ein mechanischer Kennwert, der die maximale Zugspannung angibt, die ein Material, z.B. Elastomere wie NBR, EPDM, FKM oder Naturkautschuk (NR), erträgt, bevor das Material reißt. Zugfestigkeit beschreibt die Widerstandsfähigkeit gegen eine Zugbelastung und ist entscheidend für die Beurteilung der Belastbarkeit und Lebensdauer von Bauteilen. Angegeben wird sie in Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²).
Messung und Definition von Zugfestigkeit
Die Ermittlung der Zugfestigkeit erfolgt nach genormten Prüfmethoden (z. B. DIN 53504 oder ISO 37). In einem Zugversuch wird eine genormte Probe mit konstanter geringer Geschwindigkeit (quasistatisch) bis zum Bruch gedehnt. Die Zugfestigkeit berechnet sich als Verhältnis der beim Bruch wirkenden maximalen Zugkraft zum Ausgangsquerschnitt der unbelasteten Probe:
- Zugfestigkeit = Maximalkraft/Querschnittsfläche
- Hohe Zugfestigkeitswerte bedeuten, dass das Material großen mechanischen Kräften standhält, ohne zu versagen.
Einflussfaktoren auf die Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit eines Elastomers hängt von mehreren Faktoren ab:
- Polymerbasis: Naturkautschuk zeigt sehr hohe Zugfestigkeiten, Silikon oder FKM liegen meist niedriger
- Vernetzungsgrad: Eine höhere Vernetzung steigert die Festigkeit, kann jedoch die Bruchdehnung reduzieren
- Füllstoffe: Verstärkende Füllstoffe wie Ruß oder Kieselsäure erhöhen die Zugfestigkeit. Zu hohe Füllstoffmengen machen das Material spröder
- Alterung: Wärme, UV und Ozon senken die Zugfestigkeit langfristig durch Abbau der Polymerketten
- Härte: Härtere Mischungen sind meist reißfester, aber weniger dehnbar
- Medienkontakt: Bestimmte Medien können das Material schwächen und die Festigkeit herabsetzen