Elastomere werden in fast allen Bereichen der industriellen Anwendung eingesetzt, wie z. B. Reifen, Motorlager, Brückenlager, Dichtungen oder Beschichtungen. Während ihres Einsatzes im Betrieb sind sie verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dazu gehören insbesondere klimatische Faktoren wie Luftsauerstoff, hohe Temperaturen, Licht (UV-Strahlung) und der Einfluss von Medien (z.B. Öle, Kraftstoffe). Ein sehr wichtiges Resultat dieser Faktoren ist die chemische Alterung von Elastomeren. In diesem Fall degeneriert das Elastomer und verändert seine chemische Struktur in den gealterten Bereichen, was zu einer irreversiblen Veränderung der Materialeigenschaften im Zusammenhang mit der Beeinträchtigung seiner Verwendbarkeit führt. In diesem Beitrag wird die chemische Alterung von Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) untersucht. Insbesondere bei der thermooxidativen Alterung bei erhöhten Betriebstemperaturen laufen die Alterungsprozesse inhomogen ab. Diese Effekte werden als diffusionsbegrenzte Oxidation (DLO) bezeichnet und sind mit dem Diffusionsreaktionsverhalten von Luftsauerstoff im Elastomer-Netzwerk verbunden. Aus diesen Gründen werden NBR-Proben an der Luft künstlich gealtert und verschiedenen experimentellen Methoden unterzogen, die vorgestellt und diskutiert werden. Zusätzliche Ergebnisse aus inhomogenen mechanischen Versuchen und Permeationsversuchen zeigen die Ursachen des DLO-Effekts an, verdeutlichen den Einfluss der chemischen Alterung und werden anschließend zur Parameteridentifikation in Bezug auf die Diffusionsreaktionsgleichung verwendet. Weiterhin wird hier ein kontinuumsmechanischer Modellierungsansatz vorgestellt, der die finite Viskoelastizität, Diffusionsreaktionsprozesse sowie den chemischen Abbau und die Neubildung des Elastomernetzwerks beschreibt. Dieses Mehrfeldproblem führt zu einem System von partiellen und gewöhnlichen Differentialgleichungen und konstitutiven Gleichungen und wird innerhalb der Finite-Elemente-Methode gelöst. Die Simulationen mit FEM werden daraufhin unter verschiedenen chemischen und mechanischen Randbedingungen durchgeführt und der vorgeschlagene Modellierungsansatz ebenfalls validiert.    «

Elastomere werden in fast allen Bereichen der industriellen Anwendung eingesetzt, wie z. B. Reifen, Motorlager, Brückenlager, Dichtungen oder Beschichtungen. Während ihres Einsatzes im Betrieb sind sie verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dazu gehören insbesondere klimatische Faktoren wie Luftsauerstoff, hohe Temperaturen, Licht (UV-Strahlung) und der Einfluss von Medien (z.B. Öle, Kraftstoffe). Ein sehr wichtiges Resultat dieser Faktoren ist die chemische Alterung von Elastomeren. In dies...    »