Manufacturing Condition Effects on Mechanical and Tribological Properties of Filled Nitrile Butadiene Rubber

Dichtungen aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) werden aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegen Öle und Kraftstoffe in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt. In der Anwendung müssen sie oft hohen zyklischen Belastungen standhalten, die aufgrund erhöhter Ermüdung und Reibung zu einem vorzeitigen Ausfall führen können. Dies kann zu einer verkürzten Lebensdauer, erhöhten Wartungskosten und potenziellen Betriebsausfällen führen, weshalb es von entscheidender Bedeutung ist, ihr mechanisches und tribologisches Verhalten zu erforschen und zu verstehen. Die Eigenschaften von NBR werden in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus eines Bauteils beeinflusst. Angefangen bei der Materialzusammensetzung, dem Herstellungsprozess und der Anwendung, wirken sich auch Umwelteinflüsse und Alterung erheblich auf die Leistungsfähigkeit des Materials aus. Da der Herstellungsprozess eine entscheidende Rolle spielt, konzentriert sich diese Arbeit auf die Frage, wie durch Anpassung der Herstellungstemperaturen und -zeiten eine bessere Materialleistung und längere Lebensdauer erreicht werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass längere Fertigungszeiten die Produktionskapazität verringern, was in der Industrie unerwünscht ist. In dieser Arbeit wird daher auch untersucht, ob kürzere Prozesszeiten die Eigenschaften hochvernetzter Elastomere, z.B. nach Erreichen des Plateaus der Reaktionsisothermen, beeinflussen. Dazu wurden Probekörper aus kieselsäure- und rußverstärktem NBR bei verschiedenen Prozesstemperaturen und Prozesszeiten im Formpressverfahren hergestellt, um unterschiedliche Aushärtungszustände zu erreichen. Um den Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften zu untersuchen, wurden Zugversuche, Ermüdungsversuche, Druckverformungsversuche und Weiterreißversuche durchgeführt. Das tribologische Verhalten wurde mit einem Ring-on-Disc-Testaufbau auf einem Tribometer untersucht. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Korrelation zwischen den mechanischen und tribologischen Eigenschaften sowie dem Vulkanisationszustand herzustellen.