Werkstoffeigenschaften
und Schwingungsisolation
Technische Informationen

Allgemeines zu Sylomer®
Sylomer® – das spezielle PUR-Elastomer von Getzner –hat in zelliger und kompakter Form viele Einsatzbereichein der Bautechnik und im Maschinenbau. In den meisten
Fällen wird Sylomer® als druckbelastete Feder verwendet. Die Eigenschaften der Feder können durch die gezielte Auswahl von Sylomer®-Typ, Aufstandsfläche undBauhöhe, weitgehend an die jeweilige Konstruktion, Bauweise und Beanspruchung angepasst werden.

Quasistatische Federkennlinie
Der für Sylomer® typische Verlauf der Federkennlinie bei
Druckbelastung ist in Abb. 2 dargestellt.

Sylomer®-Werkstoffe stehen als kontinuierlich gefertigte
Bahnenware zur Verfügung und eignen sich besonders
als flächige, elastische Schicht. Darüber hinaus sind auchtechnische Formteile aus Sylomer® erhältlich.

Anschließend an den linearen Lastbereich verläuft die
Federkennlinie degressiv; der Werkstoff reagiert auf zusätzliche statische und dynamische Lasten besonders„weich“ und ermöglicht daher eine sehr wirksame
Schwingungsdämmung.

SR450SR
220SR
110SR
55

0.20
0,2012,5 mm

25 mm
37,5 mm0,160.16

50 mm
0,120.12

0,11 N/mm2

SR
28

Statischer
Einsatzbereich
Statischer
EinsatzbereichSR
420.080,08SR18SR
11101

0,1
0.1

0,01
0.01

0,001
0.001
Pressung
N/mm2]2
Pressungin[N/mmAbb. 1: Sylomer® Typenreihe

0.04
0,04

001

2

3

4

567

Dynamikbereich
Dynamikbereich

SR850

Der Bereich der Kennlinie, in dem eine hohe Wirksamkeit
bei relativ kleiner Einfederung erreicht wird, ist in den
Datenblättern leicht gerastert unterlegt.
Pressung
N/mm2]2
Pressungin[N/mmSR
1200

Im Bereich kleiner Druckbelastung besteht ein linearer
Zusammenhang zwischen Spannung und Verformung. In
diesem Bereich soll bei elastischen Lagern die ständige
statische Belastung liegen. Der Belastungsbereich ist in
den Datenblättern jeweils spezifiziert.

891010Einfederung
in[mm]mm
Einfederung

Abb. 2: Federkennlinien am Beispiel von Sylomer® SR 110

Für spezielle Anwendungen werden Sondertypen mit
spezifisch abgestimmter Steifigkeit gefertigt. Die feinzellige Struktur stellt bei statischer und dynamischer Beanspruchung das notwendige Verformungsvolumen in sichzur Verfügung. Dadurch werden elastische Lager mit
vollflächiger Kraftübertragung möglich. Speziell im Bauwesen bringt dies große konstruktive und wirtschaftliche
Vorteile.

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Bei Belastungen bzw. Verformungen, die über den degressiven Bereich hinausgehen, verläuft die Kennlinie
progressiv (stark gerasterter Bereich). Der Werkstoff wirdsteifer. In diesem Lastbereich ist daher mit einer reduzierten schwingungstechnischen Wirksamkeit zu rechnen. Sylomer® ist unempfindlich gegen Überbelastung.
Selbst sehr hohe Verformungen infolge kurzzeitiger extremer Lastspitzen federn nach der Entlastung nahezu
vollständig zurück. Der Werkstoff wird nicht geschädigt.
Der Druckverformungsrest nach EN ISO 1856 ist fürSylomer® kleiner als 5 %.

Verhalten bei dynamischer Belastung
Abb. 3 zeigt die Lastabhängigkeit des statischen unddynamischen Elastizitätsmoduls (bei 10 Hz und bei
30 Hz). Wie alle Elastomere reagiert Sylomer® auf
dynamische Belastungen steifer als auf statische Belastungen. Der Versteifungsfaktor ist abhängig vom
Sylomer®-Typ, der Belastung und der Frequenz und liegt
zwischen 1,4 und 4. Entsprechend dem Verlauf der Federkennlinie weisen der quasistatische und der dynamische
Elastizitätsmodul ein Minimum auf. In diesem Lastbereich
besitzt Sylomer® besonders gute schwingungsisolierende
Eigenschaften. Es können daher mit Sylomer®-Lagern
Schwingsysteme realisiert werden, die trotz verhältnismäßig kleiner statischer Einsenkung eine hohe Isolierwirkung ergeben.

Elastizitätsmodul
N/mm2]2E-Modulin[N/mm

Statischer Einsatzbereich
3Dynamikbereich

Verlustfaktor
Bei dynamischer Belastung von Sylomer®-Werkstoffen
werden Teile der zugeführten mechanischen Arbeit durch
Dämpfungseffekte in Wärme umgewandelt. Das Dämpfungsverhalten von Sylomer®-Werkstoffen kann durch
den mechanischen Verlustfaktor beschrieben werden.
Dieser liegt für Sylomer®-Werkstoffe zwischen 0,09 und0,25. Der jeweilige Wert ist in den Datenblättern angegeben.

Verhalten bei Schubbelastung
Grundsätzlich reagiert ein Sylomer®-Lager auf Schubbelastung weicher als auf Druckbelastung. Das Verhältnis
von Druck- zu Schubsteifigkeit kann je nach Zelligkeit
und Geometrie des Sylomer®-Lagers zwischen 4 bis 10betragen. Die quasistatische Schubkennlinie zeigt ein
relativ lineares Verformungsverhalten.

Einfluss des Formfaktors
Sylomer®-Werkstoffe in zelliger Ausführung mit geringer
Dichte sind volumenkompressibel. Das bedeutet, dasssich solche Sylomer®-Federelemente bei Druckbelastungim Vergleich zu kompakten Elastomeren quer zur Belastungsrichtung wenig ausdehnen. Sylomer®-Lager mit
kleinem Formfaktor q (Definition als Verhältnis von belasteter Fläche zur Mantelfläche des Lagers, siehe Abb. 4)
weisen dagegen höhere Einsenkungen auf als den Kennlinien der Datenblätter zu entnehmen ist (auf Seite 2 und3 sind die Kennlinien zum Formfaktor 3 aufgeführt).

0,11 N/mm2

Auf Seite 4 der Datenblätter sind die Abhängigkeiten derEinsenkung, des dynamischen Elastizitätsmoduls und derEigenfrequenzen vom Formfaktor aufgeführt. Diese Abhängigkeiten können als Korrekturwerte zu den Kennlinien auf Seite 2 und 3 der Datenblätter für abweichende
Formfaktoren herangezogen werden.

230 Hz
10 Hz
Quasistatisch
1Definition:

0000,040,080,120,160,20Pressungin[N/mmPressungN/mm2]2Abb. 3: Lastabhängigkeit des quasistatischen und dynamischen Elastizitätsmoduls am Beispiel Sylomer® SR 110

2Formfaktor=

Belastete Fläche
Mantelflächen

Quaderhl

b·l
2 · h (b + l)b

Getzner kann auf eine 45-jährige Erfahrung und zahlreiche Referenzen mit eingebauten Sylomer®-Lagern zurückblicken, bei denen sich dieses Verhalten der Lager
unter statischer Dauerlast immer wieder bestätigt hat.

DZylinder
q=D4·hhDdDynamische Eigenschaften bei Dauerbelastung
Vor allem bei elastischen Schwingungslagern ist eine
etwaige Veränderung der dynamischen Eigenschaften
bei langzeitiger Belastung von Bedeutung. Die Empfehlungen für die statischen Einsatzbereiche wurden so gewählt, dass sich bei maximaler Auslastung des statischen
Einsatzbereiches die Eigenfrequenz des Systems während der Belastungszeit nicht ändert. Die Abb. 6 beschreibt diese Zusammenhänge:Hohlzylinder
q=D-d4·hhAbb. 4: Definition des Formfaktors

Statisches Dauerstandverhalten
Bei Dauerbelastung treten wie bei allen elastomeren
Werkstoffen gewisse Kriecheffekte auf. Unter Kriechen
versteht man die reversible Verformungszunahme untergleich bleibender, langzeitiger Belastung. Abb. 5 zeigt
das für Sylomer® typische Verhalten:Änderung der Eigenfrequenz über die Zeitbezogenauf
aufdendenDatenblattwert
Datenblattwert[%]%bezogenq=Die größte Verformungszunahme aufgrund des Kriechens ist nach relativ kurzer Zeit abgeschlossen. Anschließend an diese kurze Phase ist die Verformungszunahme über einen längeren Zeitraum betrachtet sehrgering.

10 %
8%
6%
4%
2%0%-2 %-4 %-6 %RelativeEinfederung
Einfederungin[%Relative% derder Dicke
Dicke derder unbelasteten
unbelasteten Probe]
Probe

-8 %

1 Monat

25 %1 Jahr

10 Jahre

-10 %
0,1
20 %

11010010.0001.000
10.000Dauer
der Belastung
Belastungsdauer
in [Tage]
Tagen

Volle Auslastung

Abb. 6: Dynamisches Dauerstandverhalten von Sylomer®
15 %Halbe Auslastung

10 %5%
1 Monat

1 Jahr

10 Jahre

0%0 1 2 3 4 5 6 7 10100
100

1.000
10.000Belastungsdauer
in [Tage]Tagen
Belastungsdauer

Abb. 5: Dauerstandverhalten von Sylomer®
3Querdehnzahl
Die Querdehnzahl (Poissonszahl) kann mit ausreichender
Genauigkeit nur für Materialien angegeben werden, die
im linearen Bereich beansprucht werden.
Sylomer® wird in der Regel auch im nichtlinearen Bereichbeansprucht, womit sich die Angabe der Querdehnzahl
als diskreter „Einzahlenwert“ als nicht realitätsnah erweist. Je höher die Dichte und somit die Steifigkeit vonSylomer® ist, desto geringer ist die Volumenkompressibilität (ideal inkompressibel ¬ Querdehnzahl 0,5).
Eine Bestimmung der Querdehnzahl bei Sylomer® unterliegt entsprechenden Schwankungen, abhängig vom Materialtyp (Dichte) und von der Belastung (bzw. Prüfart).
Eine Bestimmung ergibt für Sylomer® Werte zwischen
0,3 – 0,5.

Einfluss der Temperatur
Die Gebrauchstemperatur von Sylomer®-Werkstoffen
sollte zwischen -30 °C und 70 °C liegen. Die Glasübergangstemperatur von Sylomer®-Werkstoffen liegt bei
etwa -50 °C, der Schmelzbereich erstreckt sich von150 °C bis 180 °C. Die Maximaltemperatur, mit derSylomer® kurzzeitig belastet werden kann, ohne dass diein den Datenblättern aufgeführten Eigenschaften nachhaltig verloren gehen, hängt stark von der jeweiligen
Anwendung ab. Für genaue Auskünfte sollte hierzu derSupport von Getzner Werkstoffe kontaktiert werden.
Die Angaben in den Datenblättern gelten für Raumtemperatur.
Die jeweiligen Abhängigkeiten für die einzelnen Materialtypen von der Temperatur sind dem Detaildatenblatt zuentnehmen.

Frequenzabhängigkeit
Der Elastizitätsmodul wie auch der Verlustfaktor vonSylomer® sind von der Verformungsgeschwindigkeit, bei
einer dynamischen Belastung somit von der Frequenz
abhängig. Die Abhängigkeit von Sylomer® von der Frequenz ist dem Detaildatenblatt zu entnehmen.

4Amplitudenabhängigkeit
Sylomer® zeigt eine geringe Amplitudenabhängigkeit,
und kann deshalb in der Regel bei Berechnungen vernachlässigt werden. Dies stellt speziell im Bereich vonGebäudelagern und den damit verbundenen Amplituden
eine sehr wichtige Eigenschaft dar.

Brandverhalten
Sylomer®-Werkstoffe werden nach DIN 4102 der Brandklasse B2 (normal entflammbar) zugeordnet. Im Brandfall
entstehen keine korrosiv wirkenden Rauchgase. Sie sindin ihrer Zusammensetzung denen von Holz oder
Wolle ähnlich.

Beständigkeiten gegen
Umweltbedingungen und Chemikalien
Sylomer®-Werkstoffe sind gegen Substanzen wie Wasser,
Beton, Öle und Fette, verdünnte Säuren und Laugen beständig. Eine detaillierte Zusammenstellung der Beständigkeit gegen verschiedene Medien ist im Datenblatt chemische Beständigkeit enthalten.

Schwingungsisolierung
Die Schwingungsisolierung und die Körperschallisolierung dienen der Reduzierung von übertragenen mechanischen Schwingungen. Dabei werden Kräfte und Schwingungsamplituden durch die Verwendung spezieller viskoelastischer Bauelemente, die im Übertragungsweg derSchwingungen angeordnet werden, vermindert.
Bei der Körperschallisolierung wird neben den mechanischen Schwingungen auch der zusätzlich durch den Körperschall entstehende sekundäre Luftschall reduziert.
Die Abstimmfrequenzen liegen bei der Körperschallisolierung meist höher als bei der Schwingungsisolierung.
Die Schwingungs- und Körperschallisolierung wird
unterteilt in:
Quellenisolierung (Emissionsschutz)
Zur Verminderung der von einer Maschine oder sonstigen Quelle übertragenden Kräfte in die Umgebung.

Durch gezielten Einsatz von viskoelastischen Bauelementen und eventuell zusätzlichen Massen lässt sich für jede
Aufgabenstellung im Allgemeinen eine optimale Lösung
zur Schwingungsisolierung realisieren.

Die Amplitude dieser Schwingung klingt mit der Zeit ab:
Auslenkung x
Auslenkung

Empfängerisolierung (Immissionsschutz)
Abschirmung von Maschinen, Geräten oder Gebäuden
gegen Schwingungseinwirkungen aus der Umgebung

AnAn+1

Das eindimensionale Masse-Feder-System
Viele Schwingungsprobleme können näherungsweise aneinem einfachen physikalischen Modell diskutiert werden,
dem sogenannten Masse-Feder-System (siehe Abb. 7).
T=1/f0Wird die Masse durch eine kurzzeitige, äußere Kraft ausder Gleichgewichtslage gebracht, so führt die Masse
Schwingungen mit der Eigenfrequenz f0 aus (sieheAbb. 8).

1

ƒ0

1
2πmAbb. 8: Abklingverhalten einer freien Schwingung

Wie schnell die Amplitude abklingt, hängt von der Dämpfung der Feder ab. Für Sylomer®-Werkstoffe wird die
Dämpfung durch den mechanischen Verlustfaktor η beschrieben. Der Verlustfaktor beträgt für Sylomer® je nach
Typ zwischen η = 0,09 und η = 0,25.

1
Tc

Zeit tT = Periodendauer in s
ƒ 0 = Eigenfrequenz in Hz
c = Federkonstante in N/mm = Schwingende Masse in kg

Zwischen mechanischem Verlustfaktor η und dem sogenannten LEHR’schen Dämpfungsmaß D besteht dieBeziehung:2Fη2DmCDDen Zusammenhang zwischen der Dämpfung und demVerhältnis zweier aufeinander folgender maximaler
Amplituden beschreibt die Gleichung:

3A n+1Ane-2Dπe-ηπFeAbb. 7: Eindimensionales Masse-Feder-System5Übertragunsfunktion
Die Isolierwirkung der elastischen Lagerung wird mit derÜbertragungsfunktion V(f) beschreiben. Darunter wird
bei der Krafterregung (Emmissionsschutz) die Kraftübertragungsfunktion und bei der Wegerregung (Immissionsschutz) die Amplitudenübertragungsfunktion verstanden.

Übertragungsmaß / Isoliergrad
Die Isolierwirkung wird häufig logarithmisch in der Pegelform dargestellt. Man spricht dann von dem Übertragungsmaß L(f) in dB.

5f1+η2·( f0 )

V(ƒ)

2 2

L(ƒ)

2(1– ( ) ) +η ·( )
ff0

2ff0

Die Übertragungsfunktion beschreibt die mathematischeBeziehung zwischen der Systemantwort (Schwingungsamplituden) und der Einwirkung (Erregeramplituden) undwird meist als Funktion des Frequenzverhältnisses f/f0
dargestellt:ÜbertragungsfunktionÜbertragungsfunktion V(f)V(f)

20·log2 22(1-( ff ) ) +η ·( ff )20020

η =0,115η =0,210

η =0,33

54
Frequenzverhältnis f/fFrequenzverhältnis
f/f0

50-5-1010

η = 0,1-15

9-20

88-25

7-30

650

12

η = 0,2

Abb. 10: Übertragungsmaß4η =0,332Ebenso ist der Isoliergrad I(f) eine gebräuchliche Größe,
welche die Verminderung der übertragenen Erregergröße in % angibt:

11000

1

2

3

45Frequenzverhältnis f/f
f/f00

Abb. 9: Übertragungsfunktion

6

Eine Isolierwirkung erfolgt nur im Frequenzbereich
f/f0 > 2. Eine sogenannte Tiefenabstimmung liegt dannvor, wenn die Eigenfrequenz f0 des Systems um den Faktor 1,41 tiefer liegt als die tiefsten auftretenden Frequenzen f der mechanischen Schwingungen.
Im Resonanzbereich f/f0 < 2 tritt in jedem Fall abhängig
von der Dämpfung eine Verstärkung der mechanischen
Schwingungen auf.

622Übertragungsmaßin[dB]ÜbertragungsmaßdB

4f

1+η2·( f0 )fI(ƒ)

100· 1-1+η2·( f0 )2 2

2

(1-( ff ) ) +η ·( ff )0202

Berechnung von Eigenfrequenz und Dämmwirkung bei
Systemen mit Sylomer®
Bei der Verwendung von nur einem Sylomer®-Typ kann dieEigenfrequenz der freien Schwingung entsprechend derstatischen Auslegung aus den Datenblättern entnommen
werden. Hierfür ist jeweils unter Punkt 3 die Eigenfrequenz des Systems in Abhängigkeit von der Flächenpressung für verschiedene Materialdicken dargestellt.

Dämmmaß und Isoliergrad der elastischen Lagerung sindvom Verhältnis Erregerfrequenz zu Eigenfrequenz unddem Verlustfaktor abhängig. Sie können aus den Gleichungen (5) und (6) berechnet werden.

Die Berechnung der Eigenfrequenz erfolgt nach (1). Die
dynamische Federkonstante der Lagerung berechnetsich nach:

Eine Abschätzung der Eigenfrequenz aus der statischen
Einsenkung nach der folgenden Formel (9) ist fürSylomer® nicht anwendbar:

7cE·Ad9

Alternativ zu (1) kann auch nachfolgende Formel
verwendet werden:

ƒ015.76ƒ

0

E = Dynamischer Elastizitätsmodul in N/mm 2A = Auf lagef läche in mm 2d = Materialdicke in mm

8Zudem sind beide Werte in Abhängigkeit von Eigen- undStörfrequenz in den Datenblättern unter Punkt 4 dargestellt.

Edσ

σ = Flächenpressung in N/mm2

Der dynamische Elastizitätsmodul kann entsprechend
der Flächenpressung unter Punkt 2 in den Datenblättern
abgebildeten Diagrammen entnommen werden. Für dieBerechnung der dynamischen Federkonstante nach (7)ist jeweils die Materialdicke des unbelasteten Sylomer®Lagers einzusetzen. Werden verschiedene Sylomer®Typen kombiniert, muss für die Berechnung der Eigenfrequenz nach (1) die Gesamtsteifigkeit der Lagerung zugrunde gelegt werden. Die Gesamtsteifigkeit ergibt sichaus der Summe der Einzelsteifigkeiten nach (7).
Für Lager, die auf Schub beansprucht werden, muss
hierbei anstelle des dynamischen Elastizitätsmoduls derdynamische Schubmodul zugrunde gelegt werden.

5xx = Statische Einsenkung in cm

Modellierung
Die Berechnung des realen Schwingungssystems erfolgt
anhand eines mechanischen Ersatzmodells. Dabei ist fürviele reale Schwingungsprobleme die eindimensionale
Modellierung als Masse-Feder-System ausreichend.
Will man das Schwingungssystem genauer untersuchen,muss man bei dem Modell weitere, für das reale System
relevante Bewegungsmöglichkeiten zulassen. Fernerkann die schwingende Masse durch verschiedene diskrete Einzelmassen, die durch Federn bzw. Dämpfer verbunden sind, dargestellt werden. Die Anzahl der unabhängigen Bewegungsmöglichkeiten, die das System zulässt,werden als Freiheitsgrade bezeichnet. Die Anzahl derFreiheitsgrade ist mit der Anzahl der möglichen Eigenfrequenzen identisch.
Für die Bemessung der Schwingungsisolation ist imAllgemeinen die niedrigste Eigenfrequenz maßgebend.
Da diese Frequenz bei allen Modellen annähernd gleichist, reicht eine eindimensionale Modellierung als MasseFeder-System oft aus.
Alle Angaben und Daten beruhen auf unserem derzeitigen Wissenstand. Siekönnen als Rechen- bzw. Richtwerte herangezogen werden, unterliegen üblichen Fertigungstoleranzen und stellen keine zugesicherten Eigenschaften dar.
Änderungen vorbehalten.

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