Messaufbau zur gleichzeitigen Messung der Spannungsrelaxation bei sechs verschiedenen Temperaturen.  (Bildquelle: Fraunhofer LBF/Raapke)

Messaufbau zur gleichzeitigen Messung der Spannungsrelaxation bei sechs verschiedenen Temperaturen. (Bildquelle: Fraunhofer LBF/Raapke)

Ursache dafür sind Alterungsvorgänge in der Probe: physikalische und chemische Vernetzungspunkte werden abgebaut, Polymerketten durchtrennt. Diese Messungen zur Alterung von Elastomeren sind mit dem neu entwickelten Prüfstand des Fraunhofer-Instituts LBF, Darmstadt, deutlich effizienter als bislang möglich. Der mehrkanalige Messplatz besteht aus sechs Prüfkammern, die sich unabhängig voneinander einstellen lassen. Die Darmstädter Forscher können in jeder der Kammern Proben mit einer konstanten Temperatur und einer bestimmten Wegauslenkung untersuchen. Ein Kraftsensor zeichnet die stetig sinkende Zugkraft über die gesamte Prüfdauer auf. Diese parallele Messung der Alterungsvorgänge ermöglicht eine Zeitersparnis von mehreren Wochen gegenüber einkanaligen Prüfständen. Wie hoch die Aktivierungsenergie ist, lässt sich mithilfe eines Auswertealgorithmus bestimmen. Diesen haben die Forscher auf Basis der sogenannten Masterkurvenkonstruktion entwickelt. Dabei werden die Einzelkurven der unterschiedlichen Temperaturen mit passenden Verschiebungsfaktoren zu einer Masterkurve zusammengesetzt. Durch die Auftragung und Anpassung der logarithmierten Verschiebungsfaktoren in einem Arrhenius-Diagramm können die Wissenschaftler die Aktivierungsenergie bestimmen. Mit der Methode lassen sich zu jeder beliebigen Temperatur die Verschiebungsfaktoren errechnen und dazu passende Kraft-Zeit-Kurven vorhersagen. Dies ermöglicht eine Abschätzung der Lebensdauer der Materialien.