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Bestimmung des Mullins-Effekts in rußgefüllten Gummimaterialien

von Yannick Merckel, Dr. Julie Diani, Pierre Gilormini, Julien Caillard

Etliche rußgefüllte Styrol-Butadien-Kautschukmischungen reagieren bei zyklischen, uniaxialen Spannungstests hinsichtlich der Mullins-Erweichung unterschiedlich empfindlich. Um diesen Effekt zu quantifizieren, wurde ein Schädigungsparameter eingeführt. Er lässt sich mittels eines klassischen Schädigungsansatzes bestimmen. Seine Abschätzung kann entweder über die Methode des Dehnungsverstärkungsfaktors oder den Tangentenmodul im spannungslosen Zustand erfolgen. Der vorgeschlagene ­Parameter dient dazu, die Auswirkungen von Vernetzungsdichte und Füllmenge auf die Mullins-Erweichung zu untersuchen. Letztere bleibt nachweislich von Änderungen der Vernetzungsdichte unberührt, während sie mit Erhöhung der Füllmenge zunimmt. Der Schädigungsparameter weist lediglich lineare Abhängigkeiten von der maximal angewandten Hencky-Dehnung und vom Volumenanteil des Füllstoffs auf. Schlussendlich genügt ein einfacher linearer Ausdruck, um die Mullins-Erweichung gefüllter Mischungen vorherzusagen. Der Parameter liefert außerdem eine objektive Analyse des Mullins-Effekts und unterstützt ein besseres Verständnis dieses Phänomens.