Ein Ultraschallverfahren wird vorgestellt, mit dem dünne Elastomerschichten im Hinblick auf den Vulkanisationsgrad und die Mischungszusammensetzung charakterisiert werden können.

Die Messungen wurden in Tauchtechnik mit einem Durchschallungsverfahren durchgeführt. Durch das Fluid wird neben einer guten Einkopplung des US-Signales eine Temperierung der Proben gewährleistet. Die Temperatur des Bades wurde auf ±0,02 K konstant gehalten, da die Eigenschaften der Elastomere stark von der Temperatur abhängig sind. Prüfköpfe der Mittenfrequenz 2 MHz wurden verwendet. Als Signalquelle diente eine US-Einsteckkarte in einem PC. Die Signalerfassung erfolgte auf einem Digitaloszilloskop. Laufzeiten und Amplituden wurden automatisch über eine Meßtechniksoftware erfaßt und weiterverarbeitet.

Es wurden 2 und 1 mm starke Proben aus NBR vermessen, die verschiedene Vulkanisationsgrade aufwiesen. Eine klare Korrelation zwischen dem Vulkanisationsgrad und der Schallgeschwindigkeit konnte an 2 und 1 mm dicken Proben gemessen werden. Die Schallgeschwindigkeit stieg mit dem Vulkanisationsgrad bei einer Temperatur von 20°C von etwa 1900 m/s auf 2000 m/s an. Innerhalb dieses Anstieges von 5% ließen sich noch kleine Unterschiede im Vulkanisationsgrad auflösen. Durch Messen des Dämpfungskoeffizienten konnte ebenfalls eine Charakterisierung der Elastomere vorgenommen werden.

Die Versuche wurden an 2 mm dicken gewebeverstärkten Proben wiederholt. Trotz der Gewebeeinlage konnte eine eindeutige Charakterisierung des Materials sowohl mit Schallgeschwindigkeits- als auch mit Dämpfungsmessungen erfolgen.

Ultraschallmessungen wurden ebenfalls an 2 mm dicken NR Probenreihen durchgeführt. Im Gegensatz zu den NBR Messungen konnte bei einer Badtemperatur von 20°C keine signifikante Änderung der Schallgeschwindigkeit mit dem Vulkanisationsgrad gefunden werden, während bei einer Temperatur von -10°C eine eindeutige Charakterisierung des Material möglich war. Für die Dämpfungsmessung ergab sich 1°C als optimale Temperatur zur Charakterisierung.

Neben dem Vulkanisationsgrad werden die Materialeigenschaften von der Zusammensetzung der Gummimischung beeinflußt. Um den Effekt des Schwefelgehaltes zu untersuchen, wurden Probenserien aus NR mit verschiedenen Schwefelgehalten hergestellt. Durch Schallgeschwindigkeits- und Dämpfungsmessungen ließen sich unterschiedliche Schwefelgehalte eindeutig voneinander unterscheiden.