Wenn eine Dichtung in ihrem Gehäuse zusammengedrückt wird, muss sie in der Lage sein, nach Wegfall der Belastung so schnell wie möglich ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen. Diese Fähigkeit, die für die Dichtigkeit und Langlebigkeit der Systeme von entscheidender Bedeutung ist, wird durch die bleibende Verformung durch Kompression (CS) gemessen.
Warum ist die CS (COMPRESSION SET) so wichtig?
Gummi ist ein nicht komprimierbares, aber verformbares Material. In einer Baugruppe ist der Sitz so dimensioniert, dass er die Verformung der Dichtung aufnehmen und den für die Dichtigkeit erforderlichen Druck gewährleisten kann.
Unter dem Einfluss
- einer längeren Kompression
- Temperatur,
- der chemischen Umgebung
- und des Alters des Materials
ordnen sich die Makromoleküle neu an und die Dichtung verliert nach und nach ihre ursprüngliche Elastizität.
➡️ Dieses Phänomen wird als CS bezeichnet: Je geringer es ist, desto besser behält das Material seine Federwirkung und seine Fähigkeit, eine dauerhafte Abdichtung zu gewährleisten.
Die CS: ein wichtiger Indikator für Ihre Teile
Eine schlechte CS führt zu:
- eine Schwächung der Dichtigkeit,
- Verlust der Vorspannung,
- eine Verkürzung der Lebensdauer der Baugruppe,
- Risiken für Funktionsausfälle.
Bei Chevalier-Cleret & Eltec formulieren und wählen wir unsere Elastomere so aus, dass sie niedrige CS-Werte aufweisen, die Ihren Einsatzbedingungen entsprechen.
Was der CS-„Modellversuch” je nach Temperatur und Dauer
Die CS ist nicht nur eine statische Messung, sondern ein Test des Verhaltens im Laufe der Zeit. Durch Anpassung der Temperatur und der Testdauer werden verschiedene Bedingungen simuliert, denen die Dichtung im Betrieb ausgesetzt sein wird.
🔥 CS bei hohen Temperaturen: beschleunigte Alterung
Bei einer CS bei 70 °C, 100 °C, 150 °C, 200 °C … wird Folgendes simuliert:
- die beschleunigte thermische Alterung,
- den fortschreitenden Verlust der Elastizität,
- die Zersetzung des makromolekularen Netzwerks,
- die Auswirkungen, die mehrere Monate oder Jahre der Nutzung auf eine Dichtung haben.
➡️ Es handelt sich eindeutig um eine beschleunigte Alterung.
❄️ CS bei niedrigen Temperaturen (0 °C, -10 °C, -20 °C, -40 °C …): Verhalten bei Kälte
Bei Kälte wird das Material steifer und verliert einen Teil seiner molekularen Beweglichkeit. Hier zielt die CS nicht mehr darauf ab, eine Alterung zu simulieren, sondern das Funktionsverhalten in einer kalten Umgebung zu modellieren:
- Versteifung des Materials,
- Risiko eines vorübergehenden Elastizitätsverlusts,
- mögliche Rissbildung oder Mikrorisse,
- Aufrechterhaltung der Dichtigkeit unter winterlichen Bedingungen, in den Bergen oder in der Luftfahrt.
➡️ So kann bewertet werden, ob die Dichtung trotz der erhöhten Materialhärte eine ausreichende Rückstellkraft behält.
📏 Wie wird die CS gemessen? (Norm NF ISO 815-1)
1. Vorbereitung eines Prüfkörpers (Typ A oder B)
– Prüfkörper Typ A: zylindrische Scheibe mit einem Durchmesser von 29,0 mm und einer Dicke von 12,5 mm
– Prüfkörper Typ B: zylindrische Scheibe mit einem Durchmesser von 13,0 mm und einer Dicke von 6,3 mm
Der Prüfkörper vom Typ A wird bevorzugt, da seine Abmessungen eine höhere Messgenauigkeit ermöglichen.
Der Prüfkörper Typ B wird verwendet, wenn er aus einem Gummiprodukt entnommen werden kann
2. Kompression mit einem definierten Prozentsatz (oft 25 %) über eine Vorrichtung, die aus 2 Druckplatten, Anschlägen und einer Klemmvorrichtung besteht
Die Druckplatten bestehen aus verchromtem oder rostfreiem Stahl. Sie müssen starr und ausreichend dimensioniert sein, damit der komprimierte Prüfkörper nicht übersteht.
Die Stahlanschläge ermöglichen die erforderliche Kompression. Ihre Form, Abmessungen und Position sind so angepasst, dass sie nicht mit dem komprimierten Prüfkörper in Kontakt kommen.
Bei der Probe vom Typ A beträgt die Höhe des Keils 9,38 mm und bei der Probe vom Typ B 4,72 mm, um eine Kompressionsrate der Probe von 25 % zu erreichen.
Eine Schraubklemme ist geeignet, für Versuche bei niedrigen Temperaturen ist jedoch ein Schnellverschlusssystem erforderlich.
Je nach Fall ist ein Trockenschrank oder eine Kühlkammer erforderlich, um die Baugruppe auf der erforderlichen Temperatur zu halten.
3. Die Kompression wird für eine bestimmte Zeit und Temperatur aufrechterhalten.
4. Druckentlastung und Messung der Enddicke nach Stabilisierung.
5. Die CS wird nach folgender Formel berechnet
(H1 – H2) x 100 / (H1 – H3)
H1: ursprüngliche Höhe des Probekörpers
H2: Endhöhe des Probekörpers nach der Prüfung
H3: Höhe des Anschlags
📊 Gängige Prüfbedingungen
Dauer: 24 h, 72 h, 168 h, 336 h…
Normaltemperatur: 23 °C ± 2 °C
Beispiele je nach Material:
NBR: ~100 °C
Silikon/FKM: ~200 °C
➡️ Ein CS < 20 % nach 70 Stunden ist ein gutes Ergebnis für eine funktionsfähige Dichtung.
📈 Typische CS-Werte mit Zeit + Temperatur (70 h – empfohlene Bedingungen)
| Elastomer | Prüfzeit | Prüftemperatur | Typische CS (%) | Anmerkung |
| Silikon HTV | 70 h | 200 °C | 10 – 25 | Hohe Wärmebeständigkeit |
| LSR-Silikon | 70 h | 200 °C | 8 – 20 | Homogenität des Netzwerks → bessere CS |
| FKM (Fluor) | 70 h | 200 °C | 10 – 25 | Hohe Temperaturbeständigkeit |
| NBR (Nitril) | 70 h | 100 °C | 15 – 35 | Empfindlich gegenüber Druck und Ölen |
| EPDM | 70 h | 125 °C | 10 – 30 | Gute chemische Beständigkeit und UV-Beständigkeit |
| CR (Chloropren) | 70 h | 100 °C | 25 – 45 | Empfindlicher gegenüber thermischer Alterung |
Die angegebenen Werte entsprechen Tests gemäß NF ISO 815-1 und stellen Referenzbedingungen dar. Sie ermöglichen einen Vergleich der CS verschiedener Materialien und geben Aufschluss über deren Verhalten unter längerer Kompression.
📈 Wie lässt sich die CS verbessern?
Die CS kann auf mehreren Ebenen optimiert werden:
✔️ 1. Durch die Formulierung
- Anpassung des Vernetzungsgrades und des Vernetzungssystems,
- Auswahl von Polymeren mit besserer thermischer Stabilität,
- Zugabe geeigneter Verstärkungsfüllstoffe,
- Optimierung des Anteils an Weichmachern und Additiven.
➡️ Eine gut durchdachte Formulierung kann die CS im Vergleich zu einer Standardformulierung um 30 bis 50 % reduzieren.
✔️ 2. Durch das Verfahren
- Nachvulkanisierung (Nachaushärtung):
beseitigt flüchtige Stoffe → deutliche Verringerung der CS für Silikon, FKM, EPDM. - Kontrolle der Vulkanisationszeit und -temperatur,
✔️ 3. Durch das Design der Dichtung
- Optimiertes Profil zur Begrenzung der dauerhaften Quetschung,
- angepasste Toleranzen zur Gewährleistung des idealen Kompressionsgrades,
- Auswahl einer Geometrie, die eine gute elastische Rückstellung ermöglicht.
✔️ 4. Durch die Validierung unter Einsatzbedingungen
- Tests bei repräsentativen Temperaturen,
- Kompressions-/Dekompressionszyklen,
- Zusätzliche beschleunigte Alterung.
➡️ Die Verbesserung der CS hängt also ebenso vom Material wie vom Verfahren, dem Design und der Funktionsvalidierung ab.
🔍 Unser Qualitätsversprechen
In unserem Labor überprüfen wir regelmäßig:
- die CS unserer eigenen Formulierungen,
- die CS der gekauften Materialien,
- die Alterungs-CS gemäß Ihren spezifischen Einsatzbedingungen.
Ziel: die Zuverlässigkeit der Silikon- und Gummiteile zu gewährleisten, die wir für Sie herstellen.
📩 Benötigen Sie technische Unterstützung oder CS-Tests für Ihre Anwendung?