Druckverformungsrest

Definition und Aussagegrenze

Der Druckverformungsrest (DVR), international meist als Compression Set bezeichnet, beschreibt die bleibende Setzung eines Elastomers nach einer definierten, länger anliegenden Stauchung. Gemeint ist also, wie stark ein Gummi- oder TPE-Werkstoff nach dem Entlasten dauerhaft dickereduzierend verformt bleibt, obwohl er sich eigentlich elastisch zurückstellen sollte.

Gemessen wird DVR als Prozentwert von 0 bis 100 %: 0 % bedeutet vollständige Rückstellung (keine bleibende Verformung), 100 % bedeutet keine Rückstellung (die Stauchung bleibt vollständig „stehen“). Damit beantwortet der Kennwert die Frage: Wie gut kehrt die Geometrie nach einer definierten Kompression wieder zurück? Er beantwortet jedoch nur indirekt, wie gut eine Dichtung langfristig abdichtet, denn der DVR erfasst primär die Geometrie-Rückstellung und nicht die tatsächlich verbleibende Anpresskraft in der Einbausituation.

Wichtig ist die Aussagegrenze: Ein DVR-Wert ist nur dann sinnvoll vergleichbar, wenn Prüfbedingungen wie Stauchungsgrad, Temperatur, Dauer, Erholzeit, Probengeometrie und Medium übereinstimmen. Schon eine andere Temperatur oder Prüfzeit kann den Wert deutlich verschieben.

Abgrenzung zu verwandten Kennwerten

In der Dichtungstechnik wird DVR oft zusammen mit anderen viskoelastischen Kennwerten diskutiert. Sie beschreiben jeweils eine andere „Antwort“ des Werkstoffs auf Last, Zeit und Temperatur.

DVR und Spannungsrelaxation hängen in der Praxis oft zusammen, weil beide aus der viskoelastischen Struktur des Elastomers resultieren. Trotzdem liefern sie unterschiedliche Antworten: DVR beschreibt, wie viel Verformung bleibt, Relaxation beschreibt, wie viel Kraft geht verloren, obwohl die Verformung gleich bleibt.

Prüfprinzip, Berechnung und wichtige Prüfparameter

Das Prüfprinzip folgt einer klaren Abfolge. Zuerst wird die Anfangsdicke des Prüfkörpers gemessen. Danach wird er um einen festgelegten Anteil (häufig 25 % Stauchung) zusammengedrückt und bei definierter Temperatur für eine definierte Zeit gelagert. Anschließend wird entlastet, eine definierte Erholzeit abgewartet, und dann wird die Dicke erneut gemessen. Aus dem Unterschied ergibt sich, wie viel der ursprünglichen Stauchung nicht zurückgekommen ist.

Die Berechnung erfolgt als Prozentwert bezogen auf die ursprünglich eingestellte Stauchung. Praktisch heißt das: Je größer der verbleibende Dickenverlust nach der Erholphase, desto höher der DVR.

Für die Interpretation dominieren wenige Parameter, die man bei Datenblattangaben immer mitlesen sollte:

• Stauchungsgrad (z. B. 25 % oder andere Vorgaben je Norm/Anwendung)
• Temperatur (Raumtemperatur oder erhöht)
• Prüfdauer (Stunden bis Tage)
• Erholzeit nach Entlastung (weil Rückstellung zeitabhängig ist)
• Probengeometrie (Dicke/Querschnitt beeinflusst Rückstellung)
• Medium (z. B. Luft oder Öl; Wechselwirkung mit dem Werkstoff möglich)

Schon aus diesem Ablauf wird klar, warum DVR in der Dichtungstechnik so häufig genutzt wird: Er bildet eine typische Belastung ab, bei der eine Dichtung lange verpresst bleibt und danach zumindest teilweise wieder nachstellen muss.

Einfluss von Temperatur, Zeit und Alterung

Unter Dauerstauchung laufen im Elastomer sowohl physikalische als auch, bei höheren Temperaturen verstärkt, chemische Veränderungen ab. Physikalisch ordnen sich Molekülketten und Füllstoffstrukturen um, wodurch Rückstellung mit der Zeit abnimmt. Chemisch können Alterungsprozesse die Netzwerkstruktur verändern, was die Rückstellfähigkeit weiter reduziert.

Daraus folgt in vielen Fällen ein klarer Trend: Mit steigender Temperatur und längerer Einwirkdauer steigt der DVR. Für Dichtungen ist das besonders relevant, wenn sie über lange Zeit nahe der oberen Einsatztemperatur betrieben werden oder wenn thermische Lastwechsel auftreten.

Einfluss von Werkstoff und Härte (z. B. IRHD)

Der DVR hängt stark vom Werkstofftyp (z. B. unterschiedliche Elastomerfamilien) und von der Härte ab. Die Härte wird häufig als IRHD (International Rubber Hardness Degrees) angegeben, also als standardisierte Gummihärte. Härtere oder anders vernetzte Mischungen können sich unter bestimmten Bedingungen besser oder schlechter zurückstellen; eine allgemeine Rangfolge ist ohne gleiche Prüfbedingungen und Rezepturdetails oft nicht belastbar.

Deshalb gilt für die Praxis: DVR-Angaben sind nur mit der zugehörigen Temperatur und Prüfzeit sinnvoll. Datenblätter nennen diese Bedingungen nicht zufällig, sondern weil der Kennwert sonst leicht fehlinterpretiert wird.

Normen und Verfahren: ISO 815-1 vs. ASTM D395

Für DVR/Compression Set sind zwei Normfamilien besonders verbreitet. ISO 815-1 beschreibt Verfahren zur Bestimmung des Druckverformungsrests an vulkanisierten und thermoplastischen Elastomeren bei Raum- oder erhöhter Temperatur. Die Norm umfasst Verfahrensvarianten, unter anderem zur Art der Lagerung und Entlastung.

ASTM D395 ist im internationalen Umfeld ebenfalls sehr gebräuchlich. Ein häufig verwendeter Ansatz ist der Prüffall mit konstantem Verformungsweg (constant deflection) in Luft. In der Praxis begegnen einem DVR-Werte daher oft als „ASTM D395″ oder „ISO 815-1″ mit ergänzter Methodik und Prüfbedingung.

Für die technische Kommunikation ist entscheidend: Ein DVR-Wert sollte immer mit Norm, Methode und Prüfparametern dokumentiert werden. Ohne diese Angaben ist ein Vergleich zwischen Werkstoffen oder Lieferanten meist nur scheinbar möglich.

Praxisrelevanz in Hydraulik und Pneumatik: Interpretation und Auswahl

In hydraulischen und pneumatischen Dichtsystemen stellt sich die Frage, warum DVR überhaupt wichtig ist. Eine statische oder quasistatische Dichtung lebt davon, dass sie nach Montage und über die Betriebszeit Kontaktpressung an der Dichtfläche aufrechterhält. Wenn sich der Werkstoff dauerhaft setzt, sinkt die Rückstellreserve, und die Dichtung kann bei Druckabfall, Vibrationen oder Temperaturschwankungen eher in einen Bereich geraten, in dem Leckage wahrscheinlicher wird.

Ein niedriger DVR ist deshalb oft vorteilhaft, weil er auf bessere Rückstellung hindeutet. Trotzdem sollte man den Prozentwert nicht als absolute Dichtgarantie lesen. Die reale Dichtfunktion hängt zusätzlich von Einbauraum, Vorverpressung, Oberflächen, Medienverträglichkeit und dem Kraftverlauf über Zeit ab.

Zur groben Einordnung (immer nur bei identischen Prüfbedingungen) kann folgende Orientierung helfen:

*Die tatsächliche Dichtleistung ergibt sich aus dem Gesamtsystem und lässt sich aus DVR allein nicht eindeutig berechnen.

Bei der Auswahl ist es meist zielführend, die Prüfbedingungen so zu wählen, dass sie den Einsatzfall abbilden: Welche Temperatur liegt dauerhaft an, wie lange wirkt die Verpressung, welches Medium ist vorhanden und wie hoch ist die reale Verformung im Einbauraum? Erst dann wird DVR zu einem Kennwert, der in der Dichtungstechnik belastbar bei Materialvergleichen hilft. Bei komplexen Fällen kann eine spezialisierte Werkstoff- und Anwendungsberatung sinnvoll sein.