JIS K 6394 Gummi, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung dynamischer Eigenschaften – Allgemeiner Leitfaden

Der von der japanischen Industriestandardsorganisation (JIS) entwickelte Standard „JIS K 6394 Gummi, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung dynamischer Eigenschaften – Allgemeine Leitlinien“ beschreibt freie Vibrationsmethoden und erzwungene Vibrationsmethoden für vulkanisierten Gummi und thermoplastischen Gummi (einschließlich Produkte). Dieser Standard enthält allgemeine Richtlinien zum Erhalten dynamischer Eigenschaften. Schlagfestigkeits- und wiederholte Ermüdungstests fallen jedoch nicht in den Geltungsbereich dieser Norm.

Diese Norm basiert im Wesentlichen auf der von der International Organization for Standardization (ISO) veröffentlichten Norm „ISO 4664-1 Gummi, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung dynamischer Eigenschaften – Teil 1: Allgemeine Leitlinien“. Diese internationale Norm soll als Leitfaden zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von vulkanisiertem und thermoplastischem Kautschuk dienen. Es umfasst sowohl freie als auch erzwungene Vibrationsmethoden, die sowohl an Materialien als auch an Produkten durchgeführt werden. Rückprallflex- oder zyklische Tests, bei denen der Hauptzweck darin besteht, den Gummi zu ermüden, werden nicht abgedeckt.

Für die Zwecke der Norm JIS K 6394 gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Eine Hystereseschleife ist eine geschlossene Kurve, die aufeinanderfolgende Spannungs-Dehnungs-Zustände eines Materials während einer zyklischen Verformung darstellt.
• Der Energieverlust ist die Energie pro Volumeneinheit, die bei jedem Verformungszyklus verloren geht, also die Fläche der Hystereseschleife.
• Der Leistungsverlust wird ausgedrückt als Energieverlust pro Zeiteinheit und pro Volumeneinheit, umgewandelt in Wärme durch Hysterese, multipliziert mit Energieverlust und Frequenz.
• Die durchschnittliche Spannung ist der durchschnittliche Spannungswert während eines einzelnen vollständigen Hysteresezyklus. Es wird als Pa ausgedrückt. Dies ist die statische Spannung, die angelegt wird, bevor die dynamische Bewegung beginnt. Die mittlere Gleichgewichtsspannung und die mittlere Dehnung werden als zeitliche Mittelwerte der offenen Anfangszyklen, der momentanen Spannung und der Belastung angezeigt. Eine sinusförmige Reaktion auf eine sinusförmige Bewegung bezieht sich auf Hystereseschleifen, die elliptisch sind oder als solche betrachtet werden können. Bei großen sinusförmigen Verformungen weicht die Hystereseschleife von einer Ellipse ab, da die Spannungs-Dehnungs-Beziehung für Gummi nicht linear ist und daher die Reaktion nicht sinusförmig ist. Der Begriff inkrementell kann verwendet werden, um eine dynamische Reaktion auf sinusförmige Verformung um verschiedene mittlere Spannungen oder mittlere Spannungsniveaus herum zu bezeichnen (z. B. inkrementelle Federkonstante, inkrementeller elastischer Schermodul).
• Die durchschnittliche Dehnung ist der Durchschnittswert der Dehnung während eines einzelnen vollständigen Hysteresezyklus. Dies ist die statische Belastung, die ausgeübt wird, bevor die dynamische Bewegung beginnt.
• Die maximale Lastamplitude, die maximal aufgebrachte Last, wird aus dem Mittelwert der Last während einer einzelnen Sinuswelle gemessen.
• Die maximale Spannungsamplitude ist das Verhältnis der maximal aufgebrachten Kraft zur Querschnittsfläche des unbelasteten Prüfstücks, gemessen von der durchschnittlichen Kraft (Null bis Spitze nur auf einer Seite). Es wird in Pa ausgedrückt.
• Die maximale Abweichungsamplitude ist der Maximalwert der Abweichung, gemessen vom Durchschnittswert der Abweichung während einer einzelnen Sinuswelle.
• Maximale Dehnungsamplitude, der maximale Wert der Dehnung, gemessen von der durchschnittlichen Dehnung (Null bis Spitze nur auf einer Seite)
• Der Payne-Effekt ist das Phänomen bei der dynamischen Prüfung einer gefüllten Gummimischung, bei dem der dynamische Modul mit zunehmender Belastung abnimmt.

Dynamische Eigenschaftstests werden verwendet, um Materialeigenschaften, Designmaterialien, Produktleistung und ähnliche Kriterien zu vergleichen und zu bewerten. Die Ergebnisse dynamischer Eigenschaftstests hängen von Dehnung, Spannung, Frequenz, Testtemperatur, Probenform und ähnlichen Eigenschaften ab. Dies wird weitgehend durch Effekte wie die Kapazität des Prüfgeräts, die Linearität der Hysteresekurve und die interne Wärmeerzeugung des Prüflings begrenzt. Daher müssen diese Elemente beim Vergleich der Ergebnisse spezifiziert und angepasst werden. Noch wichtiger ist, dass die Bedingungen und die Ausrüstung zur Datenerfassung für den Testzweck geeignet sind.

Für die Bewertung von Materialeigenschaften geeignete Geräte, wie z. B. kleine Testgeräte, können zur Datenerfassung für Konstruktionsunterlagen oder zur Messung von Produkteigenschaften verwendet werden. In einigen Fällen ist es möglicherweise nicht möglich, Messungen unter Testbedingungen wie Frequenz, Amplitude oder Verformungsmethode durchzuführen.

Dynamische Eigenschaftsprüfungen werden je nach Prüfzweck, Vibrationsmethode oder Verformungsmethode ausgewählt.

Die Klassifizierung dynamischer Funktionstests ist wie folgt:

• Je nach Zweck des Tests:
  • Mit kleinen Prüfgeräten: Vergleich und Bewertung von Materialeigenschaften
  • Mit großen Prüfgeräten: Vergleich und Bewertung von Designmaterialien und Produktleistung
• Nach Vibrationsmethode:
  • Mit kleinen Prüfgeräten: Erzwungene Schwingungsresonanzfreie Methode
  • Mit großer Prüfausrüstung: Methode der erzwungenen Vibration ohne Resonanz, Methode der erzwungenen Vibration und Resonanz der erzwungenen Vibration und Methode der freien Vibration
• Siehe Konvertierungsmethode:
  • Mit kleinen Prüfgeräten: Zugverfahren, Biegeverfahren, Druckverfahren und Scherverfahren
  • Mit großen Prüfgeräten: Druckverfahren, Zugverfahren, Torsionsverfahren und Scherverfahren
• Je nach Form des Prüflings:
  • Mit Kleinprüfgeräten: Rechteckig, zylindrisch und prismatisch
  • Mit großen Prüfgeräten: Zylindrische, prismatische und konische Produkte

Zu den bei Tests verwendeten Geräten gehören typischerweise:

• Vibratorständer
• Vibrator
• Kreuzkopf
• Sensor
• Probenhalter oder Vorrichtungen
• thermostatischer Ofen
• Steuerkreisabschnitt
• Datenverarbeitungseinheit

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