Die mechanischen Eigenschaften von Kautschuk und Gummi

Zu den mechanischen Eigenschaften von Kautschuk und Gummi gehören:

1. der hochelastische Charakter der Verformung von Kautschuken;
2. die Abhängigkeit der Verformungen von ihrer Geschwindigkeit und die Wirkungsdauer des Kraftaufwands, was in Relaxationsprozessen und Hystereseerscheinungen zum Ausdruck kommt;
3. die Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften der Kautschuke von ihrer Vorbearbeitung, Temperatur und  Einwirkung unterschiedlicher mechanischer Faktoren (Licht, Ozon, Wärme etc.)

Man unterscheidet zwischen Verformungs- und Dauerfestigkeitseigenschaften, Reibeeigenschaften und anderen spezifischen Eigenschaften von naturkautschuk und Gummi. Zu den wichtigsten Verformungs- und Dauerfestigkeitseigenschaften  gehören plastische und elastische Eigenschaften, Festigkeit bei der Dehnung, relative Verlängerung beim Bruch, übrigbleibende Verlängerung nach dem Bruch, relative Spannung bei der festgelegten Verlängerung, bedingungsweise gleichschwerer Modul, Elastizitätsmodul, Hystereseverluste, Bruchwiderstandsfähigkeit, Festigkeit.

Zu den Reibeeigenschaften von Gummi gehören Abnutzfestigkeit sowie der Reibungskoeffizent. Zu den spezifischen Eigenschaften von Gummi zählt man Sprödigkeitstemperatur, Frostbestädigkeit, Wärmefestigkeit, Alterungsbeständigkeit. Die Ermüdigungsbeständigkeit ist durch die Anzahl von Verformungszyklen gekennzeichnet, die Gummi bis zum Bruch standhält. Die Wärmebildung bei den mehreren Verformungen unter dem Druck wird anhand der Temperaturänderungen des Gummimusters während des Versuchs bestimmt.

Plastische und elastische Eigenschaften.

Unter Plastizität wird die die Fähigkeit des Materials zur Verformung und zur Aufbewahrung der ursprünglichen Form nach der Einstellung der Belastung verstanden, mit anderen Worten ist die Plastizität die Fähigkeit des Materials zu unumkehrbaren Verformungen.

Unter der Elastizität wird die Fähigkeit des Materials zur Verformung und zum Rückkehr der ursprünglichen Form nach der Einstellung der Belastung angesehen, d.h. die Fähigkeit zu den beträchtlichen umkehrbaren Verformungen. Die plastischen und elastischen Eigenschaften von Synthesekautschuk kommen gleichzeitig zum Ausdruck, je nach  Vorbereitung von Kautschuk kommt jede von beiden stärker oder schwacher vor. Die Plastizität vom nichtvulkanisierten Kautschuk vermindert sich allmählich während der Vulkanisation, die Elastizität dagegen steigt.

Die Gesamtverformung von Kautschuk besteht aus drei Einheiten:

1. elastische Deformation;
2. hochelastische Deformation;
3. plastische Deformation.

Elastische Deformation kommt sofort unter Belastungswirkung zum Ausdruck, verschwindet aber unverzüglich nach der Einstellung der Belastung und beträgt in der Regel sehr geringen Prozentanteil von der Gesamtverformung.

Die hochelastische Deformation von Gummi steigt im zeitlichen Verlauf unter Belastungswirkung und erreicht nach und nach eine Grenzbedeutung. Sie ist genau wie die elastische Deformation umkehrbar. Nach der Einstellung der Belastung verringert sich die hochelastische Deformation, was zur Wiederherstellung des verformten Musters führt. Die hochelastische Deformation zeichnet sich im Vergleich zur elastischen durch geringere Geschwindigkeit. Dies hängt mit konformativem Verhalten der Kautschukmakromoleküle zusammen, das allerdings von keinen beträchtlichen Verletzungen der zwischenmolekularen Abständen begleitet wird und bei geringem Kraftaufwand verläuft. Nach der Einstellung der zur Verformung  führenden Belastung, als Folge der Wärmebewegung, erfolgt die Desorientierung von Molekülen und die Wiederhestellung der ursprünglichen Form.

Die plastische Deformation steigt kontinuierlich bei der Belastungswirkung und bleibt vollständig bei der Einstellung der Belastung. Sie ist für den nicht vulkanisierten Kautschuk und Gummimischungen charakteristisch und zeichnet sich durch unumkehrbare Bewegungen der Makromoleküle. Die übrigbleibenden Deformationen  sind nicht selten scheinbar infolge des langsamen Verlaufs der elastischen Wiederherstellung, d.h. die verschwinden fast vollkommen nach dem bestimmten Zeitverlauf.

Es gibt unterschiedliche Verfahren der Bestimmung von plastisch-elastischen Eigenschaften der Kautschuk- und Gummimischungen: nach dem Zusammenpressen von Muster bei der kontinuierlichen Belastung oder bis zur festgelegten Höhe; nach dem Widerstand von Kautschuk gegen Deformierungsverschiebung während der Drehung der im Kautschuk untergebrachten Scheibe, mit Hilfe des Auspressens von Kautschuk oder Gummimischung durch die Öffnung etc.