Reißdehnung

Definition und Einordnung

Reißdehnung (auch Bruchdehnung oder Dehnung bei Bruch) beschreibt, wie stark sich ein Werkstoff im Zugversuch verlängert, bis er reißt. Sie wird als prozentuale Längenänderung bezogen auf eine definierte Anfangsmesslänge angegeben, die Einheit ist %. In technischen Datenblättern steht dafür häufig der englische Begriff „Elongation at break“.

Im Alltag der Werkstoff- und Dichtungstechnik werden Reißdehnung und Bruchdehnung meist gleichbedeutend verwendet. Gemeint ist jeweils der Dehnungswert genau im Moment des Bruchs. Der Kennwert sagt damit aus, wie verformbar ein Material bis zum Versagen ist.

Für die Interpretation gilt als Faustregel: Hohe Reißdehnung steht oft für zähes, stark dehnbares Verhalten. Niedrige Reißdehnung deutet eher auf sprödes Verhalten hin, bei dem der Werkstoff nur wenig Dehnung aufnimmt, bevor er bricht.

Messprinzip im Zugversuch und Berechnung

Im Zugversuch wird eine genormte Probe (Prüfkörper) mit definierter Prüfgeschwindigkeit zwischen zwei Spannbacken eingespannt und dann auseinandergezogen. Dabei erfasst die Prüfanlage Kraft und Längenänderung bis zum Bruchpunkt. Aus dem Verlauf entsteht eine Kraft-Dehnungs-Kurve, und die Reißdehnung ist der Dehnungswert am Ende dieser Kurve.

Gerade bei Polymeren ist wichtig, wie die Dehnung gemessen wird. Ein Extensometer misst die Dehnung direkt auf der Messlänge der Probe. Der Maschinenweg (Traversenweg) enthält zusätzlich Nachgiebigkeiten der Maschine und kann dadurch zu anderen Werten führen. Bei manchen Kunststoffen kommt außerdem Einschnürung (necking) vor, also eine lokale Querschnittsverringerung, die die Dehnungsverteilung stark verändert.

Was genau wird gemessen?

Gemessen werden zwei Größen, die bis zum Bruch aufgezeichnet werden: die Zugkraft und die Längenänderung der Probe. Die Reißdehnung bezieht sich auf den Moment, in dem die Probe versagt. Sie beantwortet damit praktisch die Frage: Wie weit kann der Werkstoff unter Zug verformt werden, bevor er reißt?

Wie wird Reißdehnung berechnet (formal)?

Die Reißdehnung ist die prozentuale Längenänderung bezogen auf die Anfangsmesslänge:

$${\epsilon }_B=\frac{L_B–L_0}{L_0}·100\%$$

Dabei ist \(L_0\) die Anfangsmesslänge und \(L_B\) die Messlänge beim Bruch. Für die Vergleichbarkeit ist entscheidend, dass Messmethode und Norm zur Angabe passen, weil Extensometer- und Maschinenwegmessung unterschiedliche Ergebnisse liefern können.

Normen und Werkstoffbezug (Elastomere vs. Kunststoffe)

Reißdehnung ist nur dann sauber vergleichbar, wenn Norm, Probengeometrie und Prüfbedingungen mit dem Wert genannt werden. In Datenblättern steht die Reißdehnung deshalb häufig zusammen mit Zugfestigkeit und dem Normverweis. Das ist in der Dichtungstechnik wichtig, weil Dichtwerkstoffe je nach Werkstoffklasse sehr unterschiedlich reagieren.

Elastomere (Gummi) in der Dichtungstechnik

Für Elastomere (Gummiwerkstoffe, wie sie häufig bei O-Ringen, Formdichtungen und Membranen verwendet werden) sind ISO 37 sowie in Europa verbreitet DIN 53504 zentrale Normen. Beide erfassen typischerweise Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch an standardisierten Probenformen. Das schafft eine gemeinsame Basis, um Mischungen innerhalb einer Werkstofffamilie sinnvoll zu vergleichen.

Kunststoffe und Einschnürung als Interpretationspunkt

Für Kunststoffe wird häufig DIN EN ISO 527 verwendet. Bei diesen Werkstoffen kann die Einschnürung die Dehnung stark lokal konzentrieren. Dadurch hängt der ausgewiesene Bruchdehnungswert stärker davon ab, wo und womit die Dehnung gemessen wird. Für die Praxis heißt das: Bruchdehnung von Kunststoffen ist zwar nützlich, sollte aber immer mit Blick auf Messmethode und Probenverhalten gelesen werden.

Aussagekraft für Dichtungen und typische Ursachen für abweichende Datenblattwerte

In der Dichtungstechnik ist Reißdehnung vor allem dann relevant, wenn eine Dichtung bei Montage oder Betrieb Dehnspitzen erlebt. Das passiert zum Beispiel beim Überziehen über Kanten, bei lokalem Überdehnen oder wenn der Werkstoff in Spalte gezogen wird (Extrusion/Spaltbeanspruchung). Eine ausreichende Reißdehnung kann in solchen Situationen helfen, kurzzeitige Überlasten zu tolerieren, bevor es zum Riss kommt.

Trotzdem beschreibt die Reißdehnung nur einen Teil der Eignung. Für die Funktion einer Dichtung sind häufig andere Kennwerte ebenso wichtig oder wichtiger, etwa Druckverformungsrest (bleibende Verformung nach Druckbelastung), Abrieb, sowie Medien- und Temperaturbeständigkeit. Reißdehnung ist damit ein Baustein für die Werkstoffauswahl, aber kein alleiniger Gütenachweis.

Zusammenhang mit Zugfestigkeit und Modul

Reißdehnung beantwortet vor allem die Frage „wie weit?“. Zugfestigkeit beschreibt „wie stark?“, also die maximale Zugspannung, die ein Werkstoff im Versuch erreicht. Ergänzend hilft der Modul (zum Beispiel 100%-Modul), also die Spannung bei einer definierten Dehnung, weil er die Steifigkeit im relevanten Dehnungsbereich abbildet.

Erst die Kombination dieser Werte ergibt ein belastbareres Bild, weil ein Material sowohl dehnbar als auch wenig tragfähig sein kann oder umgekehrt.

Warum Werte in Datenblättern schwanken können

Abweichungen zwischen Datenblättern sind häufig und meist erklärbar. Typische Einflussfaktoren sind:

• Probengeometrie und Messlänge der Normprobe

• Prüfgeschwindigkeit (Polymere reagieren oft geschwindigkeitsabhängig)

• Konditionierung, Lagerung oder Alterung vor der Prüfung

• Rezeptur- und Chargenunterschiede bei Mischungen, besonders bei Elastomeren

Für Vergleiche sollte man deshalb immer prüfen, nach welcher Norm gemessen wurde und ob die Prüfbedingungen ähnlich sind. Wenn das nicht gegeben ist, sind Zahlenwerte schnell scheinpräzise.

Am Ende kann eine kurze Rücksprache mit einem spezialisierten Werkstoff- oder Dichtungsberater sinnvoll sein, wenn die Reißdehnung sicherheits- oder funktionskritisch wird.