Prüfungen

Testen • Analysieren • Bewerten

Unser Knowhow für Ihr Projekt

Prüfung von Werkstoff und Bauteil

Elastomere werden zwischenzeitlich in fast allen industriellen Anwendungen eingesetzt und doch bleiben vor allem sie vielen Anwendern ein Rätsel. Klassische Gesetze aus der metallischen Werkstoffkunde gelten meist nicht für Elastomere und mit Chemie allein ist ihren Eigenheiten auch nicht auf die Spur zu kommen. Die Werkstoffprüfung hat sich daher in den letzten Jahrzehnten für Elastomerprodukte zu einem unentbehrlichen Werkzeug entwickelt.

Je nach Zielsetzung prüfen und untersuchen wir Ihre Produkte und Werkstoffe nach unterschiedlichen Kriterien. Dazu gehören die Ermittlung unterschiedlicher Werkstoff- und Bauteileigenschaften, Prüfungen nach Institutsvorgaben, nationalen und internationalen Normen oder Werksnormen sowie spezielle Funktions- und Verträglichkeitsprüfungen.

Die Werkstoffprüfung

Ein unentbehrliches Werkzeug

When a product fails unexpectedly, experience has shown that in almost every case the problem can be traced back to lack of, or inadequate, testing, which in turn resulted from an attempt to save money.

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In der DICHT! Sonderausgabe O-Ring Prüflabor Richter finden Sie einen umfangreichen Überblick über die gängigen Prüfungen und Analysemethoden der Elastomertechnik. Hier finden Sie das gesammelte Wissen rund um Elastomerprüfung.

Prüfungen und Prüfkriterien

Was und wie wird geprüft

Neben den grundlegenden Eigenschaften und der Verhaltensweise von Werkstoffen unter bestimmten Einsatzbedingungen lassen sich auch der Aufbau der  und die Inhaltsstoffe von Polymeren überprüfen. Daneben steht die Verträglichkeit der Materialien in Kontakt mit unterschiedlichen Substanzen und das Alterungsverhalten. Die im Elastomer Institut Richter angebotenen Tests und Prüfungen lassen sich nach fünf Kriterien gliedern:

  • Werkstoffeigenschaften
  • Rezepturen und Substanzen
  • Funktion und Verträglichkeit
  • Konformität gemäß Spezifikation
  • Bauteileprüfung

Prüfungen nach ihrer Zielsetzung

Prüfung von Werkstoffeigenschaften

Grundeigenschaften • Werkstoffverhalten • Alterung und Beständigkeit

Prüfungen der Werkstoffeigenschaften geben ein grundlegendes Bild über einen Werkstoff ab. Sie ermöglichen es, Werkstoffe zu bewerten, mit anderen Mischungen zu vergleichen und das Materialverhalten beim Einsatz in technischen Anwendungen abzuschätzen.

Grundeigenschaften

Untersuchungen dieser essentiellen Werkstoffeigenschaften geben grundlegende Informationen über elastomere Werkstoffe und erlauben Rückschlüsse auf den Aufbau, die Identität, Qualität und Eignung eines Elastomers für den angedachten Einsatz.

Auch für den Vergleich unterschiedlicher Elastomermischungen miteinander sind Analysen dieser Eigenschaften sinnvoll. Für eine belastbare Bewertung von Werkstoffen und Mischungen ist es in der Regel notwendig, mehrere oder alle Grundeigenschaften zu prüfen.

Härte

Die Härte gibt Aufschluss über das Verformungsverhalten von Werkstoffen. Sie erlaubt, zusammen mit anderen Materialkennwerten, Rezepturen zu identifizieren. Gemeinsam mit der Ermittlung der Dichte und Bauteilabmessung gehört die Härtemessung zur den drei wichtigsten Bausteinen einer Identitätsprüfung.

Dichte

Die Dichte ist eine charakteristische, von Form und Größe eines Körpers unabhängige, Materialeigenschaft. Diese Materialkonstante beschreibt die Masse eines Körpers relativ zu seinem Volumen. Gemeinsam mit der Ermittlung von Härte und Bauteilabmessung gehört die Dichteprüfung zur den drei wichtigsten Bausteinen einer Identitätsprüfung.

Zugverformungsrest (ZVR)

Elastomere verformen sich unter Belastung größtenteils elastisch, also reversibel, jedoch zu einem gewissen Anteil auch plastisch, d.h. bleibend. Der Zugverformungsrest (ZVR) gibt ebenso wie der Druckverformungsrest (DVR) Aufschluss über das Rückverformungsverhalten von Elastomeren unter Temperaturbeanspruchung.

Druckverformungsrest (DVR)

Elastomere sind keine idealelastischen Werkstoffe. Wird ein Bauteil aus Elastomerwerkstoff über einen längeren Zeitraum verformt, so kehrt es nach seiner Entspannung nicht wieder komplett in die ursprüngliche Gestalt zurück. Der Druckverformungsrest ist ein Maß für diesen plastischen Verformungsanteil.

Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Reißdehnung

Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Reißdehnung sind Kennwerte von Elastomeren und geben Aufschluss über die mechanische Belastbarkeit eines Werkstoffes und über dessen Vernetzungsdichte. Sie werden über den Zugversuch ermittelt.

Weiterreißfestigkeit

Der Weiterreißwiderstand, auch Weiterreißfestigkeit genannt, zeigt auf, wie schnell ein Gummiwerkstoff nach einem ersten Einreißen komplett durchreißt. Dieser Wert wird gerne als Kriterium zur Werkstoffauswahl von physikalisch hoch beanspruchten Gummibauteilen angewendet.

Druckspannungsrelaxation

Anhand der ermittelten Druckspannungsrelaxation kann das Relaxationsverhalten, also das Nachlassen der Spannung unter Belastung und Leistungspotential von Dichtungswerkstoffen aufgezeigt werden.

Werkstoffverhalten

elastisch, thermisch, elektrisch

Untersuchungen der Viskoelastizität und des Fließ- und Relaxationsverhaltens von Gummiwerkstoffen bei Deformation oder unter Temperatureinfluss erlauben Rückschlüsse auf ihre Verarbeitungsqualität und die Eignung von Bauteilen für technische Anwendungen.

Aussagen zu den elektrischen Eigenschaften sind besonders für einen elektrotechnischen Einsatz der Bauteile, beispielsweise in der Energietechnik, Gebäudetechnik oder Sensorik von Bedeutung.

Rückprallelastizität

Die Rückprallelastizität dient der Beurteilung des elastischen Verhaltens von Elastomeren bei einer Stoßbeanspruchung. Sie zeigt die Eignung eines Werkstoffes für schwingungstechnische Aufgaben und ist abhängig vom Werkstofftyp, der Werkstoffrezeptur und der Prüftemperatur.

TR10-Wert

Die mechanischen und elastischen Eigenschaften von Elastomeren ändern sich mit der Temperatur. Der TR10-Wert (Temperature Retraction) beschreibt das Rückstellvermögen von Elastomeren in Kälte und kennzeichnet die Temperatur, bei der sich eine eingefrorene, gedehnte Elastomerprobe um 10% zurückverformt hat.

Druckverformungsrest (DVR) bei tiefen Temperaturen

Der DVR bei tiefen Temperaturen ist für Dichtungswerkstoffe die Nagelprobe schlichtweg. Was bleibt in der Kälte noch übrig vom Rückstellvermögen des Werkstoffes? Die Ermittlung des Druckverformungsrestes bei tiefen Temperaturen gibt Aufschluss über das Verhalten der Werkstoffe bei Abkühlung und den Erhalt ihrer Gummielastizität.

Dynamische Differenzkaloriemetrie (DSC oder DDK)

Im Elastomerbereich wird die DSC-Analyse häufig für die Bestimmung der Glasübergangstemperatur eingesetzt. Daneben bietet sie die Möglichkeit, Restmengen von Vernetzer im Elastomer nachzuweisen und erlaubt damit Rückschlüsse auf den Vernetzungsgrad eines Materials.

Dynamische-mechanische Analyse (DMA)

In der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA), teilweise auch dynamisch-mechanisch-thermische Analyse (DTMA) genannt, werden die dynamisch-mechanischen Eigenschaften von Elastomeren unter verschiedenen Bedingungen qualitativ und quantitativ ermittelt.

Elektrische Eigenschaften von Elastomeren

Widerstands- und Potentialdifferenzmessungen geben Aufschluss über die elektrischen Eigenschaften von Elastomeren. Sie helfen, das Verhalten der Bauteile im Gebrauch und die Risiken elektrostatischer Aufladung oder elektrochemischer Degradation einzuschätzen.

Alterung und Beständigkeit

Elastomere reagieren besonders stark auf physikalische und chemische Einflüsse. Hitze, Strahlung, flüssige oder gasförmige Medien und biologische Prozesse verändern die Eigenschaften der Gummiwerkstoffe. Sie verursachen eine Vielzahl von Prozessen, die zu einem physikalischen oder chemischen Um- und Abbau der Materialstrukturen führen können.

Alterungstests und Beständigkeitsprüfungen helfen, die Eignung von Elastomeren für bestimmte Anwendungen und Einsatzbedingungen zu bewerten und ihre Lebensdauer im Gebrauch abzuschätzen. Sie dienen der Festlegung von Zeit- und Temperaturgrenzen und bilden die Grundlage bei der Auslegung von Bauteilen.

Heißluftalterung

Heißluftalterungsprüfungen versuchen, die ablaufenden Alterungsprozesse in einer Art Zeitraffer labortechnisch nachzustellen. Anhand der Ergebnisse aus Heißluftalterungsversuchen lassen sich Aussagen zur Temperaturbeständigkeit eines Werkstoffes ohne Einfluss von Kontaktmedien treffen.

Ozonbeständigkeit

Ozon, ein hochreaktives Gas, entsteht in Bodennähe durch komplexe, photochemische Prozesse. Es schädigt in entprechender Konzentration insbesondere stark ungesättigte Polymere, vor allem NBR, NR und SBR. In der Praxis tritt dies insbesondere an vormontierten, also gedehnten Bauteilen auf.

Medienbeständigkeit über Einlagerungsversuche

Um das Funktionsverhalten von Elastomeren, beispielweise für Dichtungen, Schläuche oder Dämpfer, gegenüber Medien, Betriebs- und Hilfsstoffen abzusichern, werden Einlagerungsversuche durchgeführt. Diese liefern Informationen zur Verträglichkeit der Elastomere gegenüber den getesteten Medien und ihrer chemischen Beständigkeit.

Analytische Verfahren zur Bestimmung von Rezepturen und Substanzen

Gummi ist nicht gleich Gummi. Elastomere, auch thermoplastische Elastomere, bestehen aus einer Mischung unterschiedlicher Komponenten. Neben dem Kautschuk nehmen auch die anderen Rezepturbestandteile einer Gummimischung einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften und das Verhalten technischer Gummiprodukte im Gebrauch.

Die Eignung und gleichbleibende Qualität eines Produktes steht und fällt mit dessen Zusammensetzung. Veränderte Rezepturbestandteile wirken sich nicht selten kritisch aus. Daher ist es für Anwender oft wünschenswert und sinnvoll, Elastomere über analytische Verfahren zu charakterisieren, Inhaltsstoffe nachzuweisen und Rezepturen zu prüfen.

Thermogravimetrische Analyse (TGA)

Die Auswertung einer Rezeptur mittels TGA erlaubt die quantitative Ermittlung der Mischungsbestandteile. Die TGA ist eine hilfreiche Methode, um im Rahmen einer Erstbemusterung die Rezeptur eines Gummiwerkstoffes zu prüfen und im Zweifelsfall bei der Serienüberwachung zu Rate zu ziehen.

Infrarotspektroskopie (IR-Analyse)

Die Infrarotspektroskopie, kurz IR-Spektroskopie, ist eine einfache und schnelle Methode das Polymer und die Inhaltsstoffe einer Elastomermischung zu bestimmen. Sie wird u.a. genutzt, um den Bemusterungszustand einer Rezeptur im Hinblick auf enthaltene Stoffe zu belegen.

Pyrolyse-Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (Pyrolyse-GC-MS)

Die Pyrolyse-Gaschromatographie mit Massenspektroskopie-Kopplung (GC-MS) erlaubt einen tieferen Einblick in die Zusammensetzung von Elastomeren. Sie gibt Aufschluss über die Art der Kunststoffe, die Zusammensetzung von Materialien, die zugesetzten Additive oder enthaltene Fremdstoffe.

Rasterelektronenmikroskopie und Energiedispersive Röntgenspektroskopie (REM-EDX)

Die REM-EDX-Analyse wird in unserem Elastomer Institut überwiegend für die Schadensanalyse und bei der tiefgreifenden Materialanalyse eingesetzt. Überall dort, wo das Digitalmikroskop an seine Grenzen stößt, macht das REM Inhomogenität, Risse und Beschädigungen sichtbar.

Spezielle Funktions-, Verträglichkeits- und Eigenschaftsprüfungen

Über Einzel- und Standardprüfungen hinausgehend, bieten wir für den Einsatz von Gummiteilen in typischen Medien oder unter charakteristischen Anwendungsbedingungen abgestimmte Funktions-, Verträglichkeits- oder Eigenschaftsprüfungen an.

Viele der Anforderungen und Vorgaben kommen aus der Automobilindustrie und von deren Zulieferern, aus der Fluidtechnik und von Öl- oder Additivherstellern. Doch auch andere Branchen stellen spezielle Anforderungen an Gummiwerkstoffe, die wir für Sie überprüfen.

So führen wir beispielsweise für Hydraulik-, Automobilöle und Kältemittel Verträglichkeitsprüfungen durch, ermitteln die Beständigkeit von Werkstoffen gegenüber Blow-By-Gasen, die in Verbrennungsmotoren auftreten, oder untersuchen die Reaktionen von Werkstoffen auf wässrige Medien und bei tiefen Temperaturen.

Wir arbeiten hier eng mit namhaften Herstellern aus unterschiedlichen Branchen zusammen.

Ölverträglichkeitsprüfung

Regelmäßig testen wir die Beständigkeit von Elastomeren gegenüber unterschiedlichen Ölen. Dazu gehört das Bosch-Rexroth Fluidrating und Prüfungen in In Hydraulikflüssigkeitennach ISO 6072.

Kältemittelverträglichkeitsprüfung

Wir prüfen die Verträglichkeit von Elastomeren in gängigen FKW Kältemitteln als auch in CO2-Kältemitteln. Unter anderem gehören HFO-1234yf bzw. R1234yf oder R134a mit zu unserem Prüfumfang.

Beständigkeit in Kühlmittel, Wasser und Dampf

Wir führen Prüfungen in Wasser, Dampf, in Kühlwassergemischen und anderen wässrigen Gemischen bis über 200°C durch. Hierzu stehen uns ca. 70 Autoklaven zur Verfügung.

Blow-by-Gas Beständigkeitsprüfung

Unter Blow-By Gas versteht man im allgemeinen Gase, welche beim Verbrennungsmotor durch das Überströmen der Kolben in das Kurbelwellengehäuse gelangen. Wir prüfen nach OEM Anforderungen Werkstoffe auf ihre Resistenz gegenüber Blow-by Gasen.

Lebensdauertests nach Arrhenius

Der Einfluss der Temperatur auf die Lebensdauer von Gummiprodukten kann sehr gut über die sogenannte Arrhenius-Gleichung beschrieben und in Form einer (Arrhenius-) Geraden dargestellt werden. Wir führen hier reglmäßig Prüfungen durch.

Tieftemperaturverhalten und Kälteflexibilität

Elastomere verlieren bei tiefen Temperaturen nach und nach ihre herausragende Eigenschaft, die Elastizität.Wenn es darum geht, die Tieftemperaturgrenzen von Elastomeren realistisch und vor allem vergleichbar einzuschätzen, ist es erforderlich, die Werkstoffe auch mit aussagekräftigen Prüfverfahren zu bewerten.

Sondereigenschaften von Elastomerwerkstoffen und TPU

Manche Elastomere oder thermoplastischen Elastomere weisen Besonderheiten, bestimmte Parameter im Polymer oder in der Mischung auf, die nur für sie charakteristisch sind. Wir nutzen unsere Prüfmethoden, um diese Besonderheiten aufzuzeigen.

Konformitätsprüfung nach Institutsvorgaben, Normen und Werksnormen

Für Konformitätsprüfungen und -bewertung nach bestimmten Institutsvorgaben, Normen oder Werksnormen werden in der Regel mehrere Werkstoffprüfungen kombiniert. Häufig steht, neben bestimmten Grenzwerten für Basiseigenschaften die Ermittlung der Beständigkeit gegenüber definierten Medien im Mittelpunkt.

Als akkreditiertes Labor und anerkannte DVGW-Prüfstelle bewerten und prüfen wir Ihre Werkstoffe nach branchen- und anwendungsspezifischen Vorgaben. Unsere Untersuchungen und Prüfergebnisse werden als unabhängig und belastbar anerkannt.

Wenden Sie sich gerne für folgende Konformitätsprüfungen an unser Labor:

  • Konformitätsprüfung nach DVGW: für Gasversorgungs- und Verbrauchseinrichtungen, Gasgeräte und –anlagen, Anwendungen in der Wasserversorgung und Entwässerung oder Versorgungsleitungen flüssige Kohlenwasserstoffe
  • Konformitätsprüfung nach DIN EN ISO 9539: für Werkstoffe in Gasschweißgeräten oder verwandten Prozessen
  • Konformitätsprüfung nach 3A Sanitary Standards: für Werkstoffe in der Milchwirtschaft und anderen Lebensmittelbereichen
  • Konformitätsprüfung nach Automobilspezifikation: für Werkstoffe im Automobilbereich
  • Konformitätsprüfung nach ISO 3601-5: für O-Ringe und O-Ring Werkstoffrezepturen

Konformitätsprüfung nach DVGW

Wir sind seit 2009 eine von der DVGW anerkannte Prüfstelle für Konformitätsprüfungen nach den Normen DIN EN 549, DIN EN 681-1 und DIN EN 682.

Konformitätsprüfung nach DIN EN ISO 9539

Die Anforderungen an Werkstoffe in Gasschweißgeräten, Brennschneidern oder in verwandten Prozessen sind sehr hoch. DIN EN ISO 9539 definiert Kriterien zur Bewertung von Werkstoffen. Wir überprüfen die Konformität Ihrer Materialien nach DIN EN ISO 9539.

Konformitätsprüfung nach 3A Sanitary Standards

Für den Einsatz im Lebensmittelbereich werden an Gummiformteile und Materialien besondere Anforderungen gestellt. Unter anderem haben hier die FDA 21 CFR 177.2600 (White List) und die Vorschriften nach 3-A Sanitary Standards eine besondere Bedeutung.

Konformitätsprüfung nach Automobilspezifikation

Werkstoffe und Bauteile für die Automobilindustrie durchlaufen zahlreiche Prüfungen und Freigabetests, bevor sie den Weg in eine Automobilanwendung finden. Wir führen für Sie Prüfungen nach unterschiedlichen OEM-Spezifikationen durch.

Konformitätsprüfung nach ISO 3601-5

Die Konformitätsprüfung eines Elastomers nach ISO 3601-5 umfasst die Ermittlung von Härte, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Druckverformungsrest sowie Heißluftalterungsversuche und unterschiedliche Einlagerungsversuche in Referenzmedien.

Prüfung von Bauteileigenschaften und spezieller Bauteile

Neben den umfangreichen Materialuntersuchungen, die wir im Elastomer Institut Richter anbieten, kümmern wir uns natürlich auch direkt um das Bauteil. Hier stehen neben der Identitätsprüfung, Sicht- und Maßprüfungen im Fokus. In den letzten Jahren haben wir uns auch auf das Überwachen von Material- und Werkstoffeigenschaften direkt an Schläuchen spezialisiert.

  • Maßprüfungen
  • Sichtprüfung (Prüfung auf Herstellungsfehler und Oberflächenfehler)
  • Identitätsprüfung
  • Prüfung an Schläuchen

Maßprüfungen

Im Rahmen der Qualitätskontrolle, Schadensanalyse oder Qualifizierung von Bauteilen führen wir für eine Vielzahl technischer Elastomerprodukte Maßprüfungen durch.

Sichtprüfung auf Herstellungsfehler und Oberflächenfehler

Die Endkontrolle als wichtiger Bestandteil einer Elastomerfertigung wird nach unterschiedlichen Methoden durchgeführt. Je nach Art des Bauteiles und angestrebtem Qualitätslevel kommen Stichproben in Frage oder 100%-Prüfungen.

Identitätsprüfung

Stimmt das gelieferte oder eingesetzte Bauteil mit der bemusterten und seither gelieferten Ware überein? Allein optisch lassen sich Werkstofftypen nicht erkennen. Bei einer Identitätsprüfung geben einfache Prüfmethoden schnell Aufschluss über das vorliegende Produkt.

Prüfung an Schläuchen

Um Elastomerwerkstoffe für Schläuche zu qualifizieren, wird häufig eine Prüfung direkt am Schlauch verlangt. Da für die einzelnen Werkstoffprüfungen nicht der komplette Schlauch genutzt werden kann, ist es notwendig aus den Schläuchen passende Prüfkörper zu fertigen. Dafür sind wir entsprechend ausgerüstet.