Bestimmung des Mullins-Effekts in rußgefüllten Gummimaterialien

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. Several carbon black-filled styrene-butadiene rubbers showed different sensibilities to the Mullins softening when submitted to cyclic uniaxial tension. In order to quantify this softening, a damage parameter was introduced. It can be defined by using a classic damage approach and can be estimated by using either the strain amplification factor method or the tangent modulus at zero stress. The proposed parameter is used to study the effects of crosslink density and filler amount on the Mullins softening. The latter is shown to remain unaffected by a change of crosslink density and to increase with an increase of filler amount. The damage parameter exhibits mere linear dependences on the maximum Hencky strain applied and on the filler volume fraction. A simple linear expression is given finally to predict the Mullins softening of filled rubbers. The parameter also provides an objective analysis for the Mullins softening and supports a better understanding of this effect.