Titel: Boileau, über die Elasticität des vulcanisirten Kautschuks.
Autor: Boileau, P.
Fundstelle: 1856, Band 141, Nr. LXIV. (S. 265–268)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj141/ar141064

LXIV. Ueber die Elasticität des vulcanisirten Kautschuks; von P. Boileau.

Aus den Comptes rendus, Mai 1856, Nr. 20.

Die Benutzung des vulcanisirten Kautschuks beim Maschinenbau scheint eine große Ausdehnung zu erhalten, was mich veranlaßt einige Beobachtungen zu veröffentlichen, die ich schon im Jahre 1853 über seine Elasticität gemacht habe.

Ich muß vor Allem bemerken, daß die Art der Zubereitung dieser Substanz einen großen Einfluß auf ihre Elasticität hat, und daß die Schwefelung des Kautschuks oft mittelst Verfahrungsarten bewerkstelligt wird, welche die Vulcanisirung bloß unvollständig oder nur äußerlich bewirken; um bei den Versuchen vergleichbare Resultate zu erhalten, müssen dieselben folglich mit Proben von gleichartiger Fabrication angestellt werden.

Unter den verschiedenen Einrichtungen die zur Construction von Kautschukfedern vorgeschlagen worden sind, ist die zweckmäßigste die, wobei über eine senkrechte Stange abwechselnd Scheiben von vulcanisirtem Kautschuk und von dünnem weichem Eisenblech zu einer Säule übereinander gelegt werden. Mit einer solchen Feder habe ich meine Versuche angestellt; sie gehörte zu einem Stempelhammer mit Hebedaumen des ersten Schmerber'schen Systems40), und der dabei angewendete Kautschuk war bei einem der besten Fabrikanten Englands ausgesucht worden.

Die Dimensionen der acht Scheiben waren, ehe dieselben einem Druck unterworfen worden, folgende:

Aeußerer Durchmesser 93 Millimet.
Durchmesser des Auges in der Mitte, welches
über die Richtstange geschoben wird

39 „
Dicke 23 „
Oberfläche des vollen Theils der Scheibe 55,95 Quadratcentim.
|266|

Die zwischenliegenden eisernen Scheiben hatten eine Dicke von 5 Millimetern. Die Scheiben wurden zuerst einem zunehmenden Druck mittelst eines starken eisernen Hebels, den man nach und nach immer stärker belastete, unterworfen; dann wurde der Hebel nach und nach entlastet, so daß sich die Scheiben ausdehnen konnten.

Die bei verschiedenen Belastungen beobachteten Zusammenpressungen sind in nachstehender Tabelle zusammengestellt; jede dieser Compressionen ist die Summe derjenigen der acht elastischen Scheiben.

Textabbildung Bd. 141, S. 266

Wandelbare Zusammendrückbarkeit des Kautschuks. – Um dieselbe zu bestimmen, habe ich nach einem großen Maaßstabe eine Curve construirt, welche zu Abscissen die Belastungen auf den Quadratcentimeter und zu Ordinaten die entsprechenden Zusammendrückungen hat; alsdann habe ich auf dieser Curve die Depressionen genommen, welche eine Zunahme der Belastung um 1/5 Kilogr. per Quadratcentimeter veranlaßt; die Resultate enthält nachstehende Tabelle:

|267|
Druck
auf den
Quardatcentimet.
Zunahme der
Zusammendrückung,
welche einer Zunahme
der Belastung um 0,2
Kilogr. entspricht
Druck
auf den
Quardatcentimeter
Zunahme der
Zusammendrückung,
welche einer Zunahme
der Belastung um 0,2
Kilogr. entspricht
Kilogr. Millimeter. Kilogr. Millimeter.
2,0 0,60 8,5 0,63
2,5 0,64 9,0 0,60
3,0 0,70 9,5 0,57
3,5 0,85 10,0 0,49
4,0 0,99 10,5 0,32
4,5 1,05 11,0 0,20
5,0 1,04 11,5 0,15
5,5 0,89 12,0 0,14
6,0 0,90 12,5 0,13
6,5 0,80 13,0 0,12
7,0 0,73 13,5 0,11
7,5 0,70 14,0 0,10
8,0 0,66

Wenn man mit den Resultaten dieser Tabelle als Coordinaten eine Curve construirt, so repräsentirt dieselbe das Gesetz der wandelbaren Zusammendrückbarkeit der Kautschukscheiben; eine solche Curve zeigt auf den ersten Blick, daß dieses Gesetz weder einfach noch constant ist. Die Hauptthatsache ist, daß sich das Maximum der Zusammendrückbarkeit bei einer Belastung von 4,70 Kilogr. per Quadratcentimeter zeigte. Unter und über dieser Belastung nimmt die Zusammendrückbarkeit rasch zu und ab; aber der einen dieser beiden Perioden, welche sich von der Belastung mit 3 Kilogr. bis zu derjenigen mit 7 Kilogr. erstrecken, geht eine Phase vorher und auf die andere folgt eine Phase, wo die Variationen viel weniger rasch sind. Von der Belastung mit 11,50 Kilogr. bis zu derjenigen, über welcher die elastischen Scheiben ihre Gestalt bleibend einbüßen, ist die Abnahme ihrer Zusammendrückbarkeit sehr gering, aber dieser Periode geht eine andere voran, wo das Gegentheil stattfindet. Es ist demnach wahrscheinlich, daß die Kautschukscheiben von den geringsten Belastungen an bis zu denen, welche ihre Zermalung bewirken, hinsichtlich ihrer Zusammendrückbarkeit eine Reihe von Perioden mit abwechselnd langsamen und raschen Variationen durchgehen.

Diese verwickelten Erscheinungen müssen zum Theil von der molecularen Konstitution des Kautschuks herrühren, auch ist ihnen die durch die Zusammendrückung frei gewordene Wärme sicher nicht fremd; jedenfalls werden sie aber vergrößert durch das Aufschwellen der Scheiben an ihren Seiten.

|268|

Ausdehnung der zusammengedrückten Federn nach ihrer Entlastung. – Als ich von dem Gesammtdruck von 806 Kilogr. an die elastische Säule langsam und nach und nach entlastete, nahm sie die, gleichen Pressionen in der Zusammendrückungs-Periode entsprechenden Höhen nicht genau wieder an, kam aber doch, nachdem alle Gewichte weggenommen worden, auf ihre ursprüngliche Höhe zurück. Letzterer Umstand beweist, daß die Elasticität des Kautschuks durch seine Zusammenpressung keine permanente Veränderung erlitt; daß die Scheiben vorher die den Gewichten, womit sie belastet blieben, entsprechende Dicke nicht gänzlich wieder erlangten, rührt offenbar daher, weil, obgleich man langsam operirte, die Federn doch nicht Zeit hatten sich vollständig auszudehnen.

Bei der Benutzung der Federn ist es von Wichtigkeit, den Druck so zu beschränken, daß ihre Elasticität sich nicht ändert, und in gewissen Fällen ist es wesentlich, daß die Ausdehnung dieser Federn die bei deren Zusammendrückung absorbirte Kraft vollständig wieder entwickeln kann. In Beziehung auf die erstere dieser Bedingungen zeigen die vorhergehenden Resultate, daß der Druck von 14,404 Kilogr. per Quadratcentimeter nicht zu groß war; bei einem andern später ausgeführten Versuch, wo man diese Belastung auf 18,12 Kilogr. steigerte, wurde die permanente Formveränderung sehr merklich, nicht allein durch Verminderung ihrer Dicke, sondern auch dadurch, daß die obere und untere Kante durch schiefe und etwas gekrümmte Oberflächen ersetzt wurden. Man muß daher nach den bisherigen Beobachtungen die Belastung der Federn von gutem vulcanisirtem Kautschuk auf 14 Kilogr. per Quadratcentimeter beschränken, wenn sie ohne alle Stöße erfolgt. Bei häufig wiederholten Stößen muß man die Belastung auf 10 Kilogr. für dieselbe Querschnittsfläche vermindern.

Betreffend die Wiedergewinnung der zur Zusammendrückung der Kautschukfedern verwendeten Kraft durch deren Ausdehnung, so müßte nach Obigem, damit hierbei kein Verlust stattfindet, die Ausdehnung des Kautschuks sehr langsam erfolgen können, eine Bedingung, welcher bei den bezüglichen Maschinen in der Regel nicht entsprochen werden kann. Die Ausdehnung der metallenen Federn erfolgt viel rascher, die dazu unter verschiedenen Umständen erforderliche Zeit ist jedoch noch nicht genau bestimmt worden.

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Beschrieben im polytechn. Journal Bd. CXXIII S. 319.

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