Definition
Die Kaelteflexibilitaet (englisch: Cold Flexibility) beschreibt die Faehigkeit eines Werkstoffs, bei tiefen Temperaturen noch flexibel und verformbar zu bleiben, ohne sproede zu werden oder zu brechen. Sie ist ein kritischer Kennwert fuer Kunststoffe und Elastomere im Tieftemperatureinsatz.
Kernaussage: Die Kaelteflexibilitaet wird durch die Glasuebergangstemperatur (Tg) bestimmt. Unterhalb von Tg werden Polymere glasartig und sproede. Elastomere benoetigen einen Tg deutlich unter der Einsatztemperatur.
Normen und Standards
| Norm | Anwendungsbereich |
|---|
| DIN ISO 974 | Kunststoffe und Elastomere - Kaeltebruchtemperatur |
| DIN ISO 812 | Vulkanisierter Kautschuk - Tieftemperatur-Biegeversuch |
| DIN EN 1876-1 | Kautschuk - Tieftemperatureigenschaften - TR-Test |
| ASTM D746 | Brittleness Temperature of Plastics |
| DIN EN ISO 8570 | Kunststoffe - Folienschlagversuch bei Tieftemperatur |
Pruefverfahren
Kaeltebruchtemperatur (Brittleness Temperature)
- Prinzip: Schlagbeanspruchung gekuehlter Proben
- Temperatur: Schrittweise Absenkung bis zum Bruch
- Kriterium: 50% der Proben brechen (T50)
- Probenform: Rechteckstreifen definierter Geometrie
TR-Test (Temperature Retraction)
- Prinzip: Gedehnte Probe wird abgekuehlt, dann temperiert
- Messung: Temperatur bei definierten Rueckstellgraden (TR10, TR30, TR70)
- Anwendung: Charakterisierung von Elastomeren
Kaeltebiegeversuch (Cold Bend Test)
- Prinzip: 180 Grad Biegung um definierten Dorn bei tiefer Temperatur
- Bewertung: Rissbildung ja/nein
- Anwendung: Kabel, Schlaeuche, Folien
Typische Tieftemperaturwerte
| Werkstoff | Tg [Grad Celsius] | Kaeltebruch [Grad Celsius] |
|---|
| Silikon (VMQ) | -120 bis -50 | -60 bis -100 |
| NR (Naturkautschuk) | -70 bis -60 | -50 bis -60 |
| NBR (Standard) | -25 bis -10 | -20 bis -35 |
| NBR (kaeltefest) | -40 bis -30 | -35 bis -50 |
| EPDM | -55 bis -45 | -45 bis -55 |
| FKM (Standard) | -20 bis -15 | -15 bis -25 |
| FKM (kaeltefest) | -40 | -35 bis -45 |
| CR (Chloropren) | -40 bis -30 | -30 bis -40 |
| TPU | -40 bis -20 | -30 bis -50 |
Einflussfaktoren
- Glasuebergangstemperatur: Hauptbestimmend fuer Kaelteflexibilitaet
- Kristallinitaet: Kristallisation kann Versproeung verursachen
- Weichmacher: Erhoehen Kaelteflexibilitaet, koennen aber migrieren
- Fuellstoffe: Hoher Fuellstoffgehalt verschlechtert Kaelteverhalten
- Alterung: Weichmacherverlust reduziert Kaelteflexibilitaet
Praktische Bedeutung
- Dichtungen: Tieftemperatureinsatz in Kuehlgeraeten, Automobil
- Kabel: Mantelwerkstoffe fuer Ausseneinsatz
- Schlaeuche: Hydraulik, Pneumatik in kalten Umgebungen
- Folien: Tiefkuehlverpackungen
- Profile: Fenster- und Tuerdichtungen
Materialauswahl fuer Tieftemperatureinsatz
| Temperaturbereich | Geeignete Werkstoffe |
|---|
| 0 bis -20 Grad C | Standard NBR, CR, NR |
| -20 bis -40 Grad C | EPDM, kaeltefestes NBR, NR |
| -40 bis -60 Grad C | Silikon, EPDM, spezielle FKM |
| -60 bis -100 Grad C | Silikon, FVMQ |
