FFD IM - Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG

MULLINS oder PAYNE?
Zwei „starke“ Effekte
der Gummielastizität
In der Kautschukfachwelt werden oft die Begriffe Mullins und
Payne Effekt verwendet. Nicht immer sind für den Anwender die
Effekte klar, die sich dahinter verstecken. Im folgenden Artikel versuchen
wir Unterschiede und Gemeinsamkeiten und ihre Wirkung
auf die Eigenschaften unserer Vulkanisate darzustellen.
Sowohl der MULLINS- als auch der PAYNE-Effekt beschreiben
Phänomene, die Veränderungen in den Eigenschaften eines Elastomerbauteils
in Abhängigkeit von der aufgebrachten Beanspruchung
zur Folge haben. Führt man mit einer Gummiprobe einen
Zugversuch durch, so zeigt das Material bei hohen Dehnungen
und hohen Füllungsgraden eine zunehmende Nichtlinearität.
Wird ein Bauteil mehrfach bis zu hohen Dehnungen belastet, so
liegen alle nachfolgenden Spannungs-Dehnungs-Kurven deutlich
unterhalb der ersten Kurve. Wiederholt man die Be- und Entlastungszyklen
mit jeweils ansteigender Dehnung, so mündet die Belastungskurve
nach Überschreiten der Dehnung des vorangegangenen
Belastungszyklus in den Kurvenverlauf der Erstdehnung ein.
Dieser Effekt der Spannungserweichung wird als MULLINS-Effekt
bezeichnet. Die Steigung der „erweichten“ Spannungs-Dehnungs-
Kurven ist bei kleinen Dehnungen zunächst kleiner, dann aber
größer als die Steigung der „jungfräulichen“ Kurve. Die Steifigkeit
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