Elastomerwerkstoffe Typen A bis Z
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ACM
ACM-Elastomere weisen eine hervorragende Wärmebeständigkeit auf und können typischerweise bei Temperaturen von 150°C (bis zu 175°C für eine begrenzte Dauer) eingesetzt werden. Sie sind hochbeständig gegenüber Sauerstoff, Ozon und industriellen Ölen. Sie sind in der Regel nicht sehr wasserbeständig. Druckverformungsrest und Flexibilität bei niedrigen Temperaturen hängen vom Basispolymer und vom Gemisch ab. ACM-Elastomere werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo eine kombinierte Beständigkeit gegenüber Wärme und Öl benötigt wird.
AEM
AEM-Gummiwerkstoffe bieten eine ungewöhnliche Kombination physikalischer Eigenschaften: hohe Wärmebeständigkeit (bis zu 160° C), hervorragende Ozon- und Witterungsbeständigkeit, moderate Beständigkeit gegenüber Mineralölen, Flexibilität bei niedrigen Temperaturen bis -30° C, gute Beständigkeit gegenüber warmem Wasser und hohe Zugfestigkeit. Die Anwendungsgebiete von AEM ähneln denen der ACM-Elastomere, haben aber Vorteile, wenn es auf Flexibilität bei tiefen Temperaturen ankommt. In der Regel werden sie in O-Ringe, Gummi-Manschetten und Zündkabelummantelungen eingegossen.
AU/EU
Diese Elastomere weisen in der Regel eine hervorragende Zug-, Reiß- und Abriebfestigkeit auf und bieten einen hervorragenden Schutz gegen Sauerstoff und Ozon (außer in heißen Klimazonen, da bei AU-Typen das Risiko für mikrobiologische Angriffe höher ist und EU-Typen empfindlicher sind gegen UV-Licht. EU-Elastomere zeigen eine bessere Flexibilität bei tiefen Temperaturen (normalerweise -35° C) und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hochenergetische Strahlung (106 Rad).
Polyurethan-Kautschukarten werden überall dort eingesetzt, wo hohe Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen Öl bzw. Lösungsmittel gefordert sind, wie beispielsweise bei Hydraulikdichtungen, Membranen, Schläuchen, Rollers-Skate- und Skateboard-Rädern. Bei allen Anwendungen sollte auf Hydrolyse und eingeschränkte Hitzebeständigkeit geachtet werden.
CR
CR-Dichtungswerkstoffe weisen für gewöhnlich eine gute Beständigkeit gegen Ozon, Wärmealterung und Chemikalien auf. Gute Beständigkeit gegen Kältemittel, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Mineralöle und Fette. Typischer Handelsname: Neopren™ (DuPont)
Chlorbutadien-Kautschuktypen enthalten Chlor im Polymer, um die Reaktivität gegenüber vielen Oxidationsmitteln, Öl und Flammen zu reduzieren. CR-Elastomere weisen zudem eine gute Beständigkeit gegen Risse durch Ozon, Wärmealterung und chemische Angriffe auf. Einige der wichtigsten Anwendungsgebiete von CR-Elastomeren sind Keilriemen, beschichtete Gewebe, Kabelmäntel, Reifenseitenwände sowie Dichtungen, die mit Kältemitteln, milden Chemikalien und atmosphärischem Ozon in Berührung kommen.
CSM
CSM-Klassen weisen durch ihren Chlorgehalt von 24 bis 43 % eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Ozon und Witterung, Verfärbungen durch Sonnen- und UV-Licht und viele oxidierende und korrosive Chemikalien auf. Weiterhin halten sie trockener Hitze bis 150° C stand, zeigen eine geringe Entflammbarkeit und Gasdurchlässigkeit sowie gute Festigkeit in heißem Wasser (bei Aushärtung mit Bleioxid).
Die Tieftemperaturmerkmale sind generell eingeschränkt und hängen vom Chlorgehalt der verwendeten CSM-Klasse ab, und der Druckverformungsrest ist nicht sehr gut. CSM-Elastomere eignen sich im Allgemeinen gut für elektrische Anwendungen, witterungsbeständige Membrane, Schläuche und säurebeständige Tankauskleidungen.
ECO
Alle ECO-Elastomere halten hohen Temperaturen, Ölen, Ozon und Flammen stand, wobei ihre Gasbeständigkeit derjenigen der NBR vergleichbar ist. Der Temperaturbereich für den kontinuierlichen Einsatz liegt zwischen -40 und +120° C. ECO-Elastomere eignen sich allerdings generell nicht für Verbindungen von Gummi mit Metall, denn sie lassen dieses rosten. ECO-Elastomere eignen sich für den Einsatz in Dichtungen, Membranen, Kabelmänteln, Gurten usw. bei einer Vielzahl von Medien. Sie eignen sich jedoch nicht für die Verwendung mit Ketonen und Estern, Alkoholen, Phosphatester-Hydraulikflüssigkeiten, Sauergas, Wasser und Dampf.
EPDM
EPDM-Elastomere zeigen eine gute Zugfestigkeit sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, Ozon und chemische Angriffe. Des Weiteren sind sie ausgezeichnete Isolatoren gegen elektrischen Strom. Peroxidvernetzte Elastomere weisen eine ausgezeichnete Wärmealterung und Beständigkeit gegen Druckverformungsrest bei Temperaturen zwischen -40 und +150° C auf, insbesondere bei Schwefelhärtung. Sie sind beständig gegenüber einer Reihe von Medien, so unter anderem gegen warmes Wasser und Dampf bis 200° C (unter Luftabschluss), gelten jedoch als inkompatibel mit mineralischen und synthetischen Schmiermitteln und fossilen Brennstoffen. Sie werden typischerweise bei der Herstellung von Fenster- und Türdichtungen, Draht- und Kabelisolierungen, Abdichtungsbahnen und -schläuchen, Dichtungen und O-Ringen eingesetzt.
FFKM
Dies ist das Elastomer mit der höchsten Chemikalienbeständigkeit überhaupt und im Grunde genommen eine Kautschukform von PTFE. Es weist auch noch andere Eigenschaften auf, die sich bei Anwendungen als wertvoll erweisen, bei denen Reinheit, Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und der Erhalt der Dichtkraft von entscheidender Bedeutung sind.
FKM/FPM
FKM-Dichtungswerkstoffe zeigen eine hervorragende Beständigkeit gegen Hitze, Witterungseinflüsse, Ozon, Sauerstoff und Oxidationsmittel bei gleichzeitig sehr geringer Gasdurchlässigkeit. Zu den FKM-Dichtungsmaterialien gehören Copolymer-, Terpolymer- und Tetrapolymertypen sowie Bisphenol- und Peroxidhärtungssysteme.
FKM-Elastomere sind hochfluorierte Polymere mit wenigen Mischungsbestandteilen. Sie sind sehr hitzebeständig und halten im Einsatz 200° C unbegrenzt stand. Im Vergleich dazu würden herkömmliche Elastomere bei dieser Temperatur an der Luft innerhalb von 24 Stunden brüchig werden. FKM-Vulkanisate sind im Allgemeinen außergewöhnlich beständig gegenüber Sauerstoff, Ozon, Witterungseinflüssen, Flammen und oxidativen Chemikalien und weisen eine hervorragende Quellbeständigkeit in einer Vielzahl von Medien auf. Sie vertragen sich jedoch nicht mit polaren Lösungsmitteln (z. B. M.E.K.) sowie mit einigen organischen Säuren (z. B. Ameisensäure), bestimmten Hydraulikflüssigkeiten auf Methanol- und Esterbasis (z. B. Skydrol), Ammoniak und manchen Aminen. Sie eignen sich für den Einsatz in Umgebungen mit hochenergetischer Strahlung bis ungefähr 106 Rad. Für die Verwendung in Anwendungen mit warmem Wasser und Dampf sind möglicherweise spezielle FKM-Klassen erforderlich.
FKM-Elastomere haben bei Mischung mit Bisphenol-vulkanisierten Systemen eine hohe Beständigkeit gegen Druckverformung. Im Allgemeinen können Sie bei Temperaturen bis -30° C eingesetzt werden, jedoch können spezielle Klassen (wie z. B. EnDura® V91A) eine effektive Abdichtung bis zu -45° C bieten. Die elektrischen Isolationseigenschaften sind nicht überdurchschnittlich, wären jedoch für Ummantelungen ausreichend, wo Beständigkeit gegenüber erhöhten Temperaturen, Ozon, Chemikalien und Flammen erforderlich ist (z. B. Wellendichtungen, O-Ringe und Dichtungen, Membranenund Kabelummantelungen).
Copolymere, Terpolymere oder Tetrapolymere
In der Werkstoffgruppe der Fluorelastomere oder Fluorkohlenstoffe (FKM/FPM) gibt es drei allgemeine Typen, die sich jeweils durch ihren Fluorgehalt und der Anzahl der im Polymer enthaltenen Monomere unterscheiden:
| Typ | Fluor Gehalt | Vorteile/Nachteile |
| Copolymere (A/E) | 65 % bis 65,5 % | Enthalten zwei Monomere (einfache Moleküle, aus denen sich Polymere zusammensetzen). Vielseitig einsetzbar, sehr gebräuchlich, wird am häufigsten für Dichtungen verwendet. Bester Druckverformungsrest und sehr gute Flüssigkeitsbeständigkeit. Oftmals als ,A‘- und ,E‘-Klassen bezeichnet. Dies sind normalerweise die günstigsten Compound-Typen. |
| Terpolymere (B oder F) | 67 % | Enthalten drei Monomere. Bessere Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Öl bzw. Lösungsmitteln als Copolymere, zeigen dafür jedoch eine geringere Beständigkeit gegenüber Druckverformung. Werden oftmals als ,B‘- und ,F‘-Klassen bezeichnet. ,F‘-Klassen bieten eine bessere Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten als ,B‘-Klassen. |
| Tetrapolymere (G) | 67 bis 69 % | Enthalten vier Monomere. Zeigen im Vergleich zu anderen Arten bessere Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten, Säuren und Lösungsmitteln. Druckverformungsrest besser als bei den Terpolymeren Diese werden manchmal als ,G‘-Klassen bezeichnet. Darüber hinaus zeigen bestimmte Tetrapolymere eine gute Flexibilität bei niedrigen Temperaturen. Tetrapolymere sind die teuersten der drei hier aufgelisteten Compound-Typen. Tetrapolymer-Werkstoffe werden auch als GF-, GLT- und GFLT-Klassen bezeichnet, die den Viton® FKM-Werkstoffen entsprechen. GF: Gute Leistung bei hohen Temperaturen und Beständigkeit gegen Chemikalien, aber reduzierte mechanische Eigenschaften und geringe Eignung bei tiefen Temperaturen. GLT: Bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen, aber verringerte Chemikalienbeständigkeit. GFLT: Gute allgemeine Tief-/Hochtemperaturbeständigkeit sowie Chemikalienbeständigkeit. |
Viton® ist eine eingetragene Marke von The Chemours Company.
FVMQ
FVMQ Elastomere sind modifizierte Silikon kautschukarten. Sie zeigen überlegene Festigkeit gegenüber Flüssigkeiten, allerdings nur bis ungefähr 175° C.
HNBR
Die Hydrierung von NBR-Elastomeren sorgt für eine hervorragende Wärme- und Ozonbeständigkeit. Mit Peroxid vulkanisierte HNBR haben den besten Druckverformungsrest und die beste Wärmebeständigkeit. HNBR-Elastomere mit hohem Nitrilgehalt (ACN) zeigen eine höhere Beständigkeit gegen Mineralöle. HNBR vereinen beste Beständigkeit und Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, sind jedoch teurer als NBR. HNBR sind dort von Nutzen, wo Beständigkeit gegenüber Ozon und Verwitterung, Alterung in heißer Luft und beim Kontakt mit industriellen Schmiermitteln, heißem Wasser und Dampf bis 150° C, Korrosionsinhibitoren auf Aminbasis und Sauergas (H2S) sowie hochenergetischer Strahlung erforderlich ist.
HNBR füllen die Lücke zwischen NBR und FKM in vielen Anwendungsbereichen, in denen Beständigkeit gegenüber Wärme und aggressiven Medien gleichzeitig erforderlich ist, und stellen somit möglicherweise eine kostengünstigere Alternative zu FKM-Elastomeren dar.
IIR
Die IIR-Kautschukwerkstoffe sind beständig gegen die gleichen Medien wie EPDM und verfügen über unverwechselbare Merkmale wie sehr niedrige Durchlässigkeit für Gas- und Feuchtigkeit, ausgezeichnete Isoliereigenschaften, gute Ozon- und Witterungsfestigkeit sowie Beständigkeit gegen viele organische und anorganische Medien.
Die IIR-Elastomerwerkstoffe können mit verschiedenen Halogenen (z. B Chlor/Brom) polymerisiert werden, um die Beständigkeit gegen bestimmte chemische Medien zu verbessern, was allerdings zu Lasten der elektrischen Isolierfähigkeit und der Feuchteresistenz geht. Sie können im Allgemeinen für Temperaturbereiche von -40 bis +120° C eingesetzt werden und finden vorwiegend Anwendung in der Produktion von Reifenschläuchen, Dichtungen und Vakuumdichtungen, Membranen und pharmazeutischen Produkten.
NBR (BUNA N)
NBR-Elastomere sind in fünf Basisklassen verfügbar, abhängig von ihrem Acrylnitril-Gehalt, der ihnen die dementsprechenden physikalischen und chemischen Eigenschaften verleiht. NBR weisen in der Regel folgende Eigenschaften auf (abhängig vom erhöhten ACN-Gehalt): abnehmende Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, erhöhter Druckverformungsrest, Gasdurchlässigkeit, verbesserte Wärmealterung und Ozonbeständigkeit, verbesserte Zug- und Abriebfestigkeit, Härte und Dichte. NBR werden eingesetzt, wenn eine gute Beständigkeit gegenüber aromatischen Kohlenwasserstoffen bei -40 bis +120° C erforderlich ist (z. B. bei Dichtungen, Schläuchen und Kabelummantelungen), typischerweise in der Öl- und Gasindustrie.
Hoher Nitrilgehalt: >45 % ACN-Gehalt
Mittlerer Nitrilgehalt: 30-45 % ACN-Gehalt
Niedriger Nitrilgehalt: <30 % ACN-Gehalt
Je höher der ACN-Gehalt, desto höher die Beständigkeit gegenüber aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Je niedriger der ACN-Gehalt, desto besser ist die Flexibilität bei niedrigen Temperaturen.
Das allgemein beste Gleichgewicht für die meisten Anwendungen ist ein mittlerer ACN-Gehalt.
NR
Naturkautschuk (wird aus gezüchteten Kautschukbäumen gewonnen), weist eine hohe Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit, Widerstandsfähigkeit, Reißfestigkeit und geringe Hysterese auf.
Das chemisch ähnliche Polyisopren hat eine geringere Festigkeit als die natürliche Form, eignet sich jedoch besser für niedrige Temperaturen. Beide Kautschukarten sind anfällig für Zersetzung durch Verwitterung, und beide weisen eine schlechte Beständigkeit gegenüber Ölen und Brennstoffen auf Mineral- und Erdölbasis auf. Der typische langfristige Betriebsbereich liegt zwischen -50° C und 70° C. Zu den Hauptanwendungen natürlicher Gummiwerkstoffe zählen außer Reifen auch Schwingungslager, Federn und Lager.
SBR
Als Ersatzprodukt für NR (Natural Rubber, Naturkautschuk) können SBR im Allgemeinen in ähnlichen Anwendungen wie NR-/IR-Elastomere verwendet werden, allerdings mit Ausnahme von hochdynamischen Anwendungen (z. B. geringe Wärmeentwicklung nötig zum Biegen). SBR können in Laufflächenmischungen für PKW-Reifen verwendet werden, nicht aber für LKW-Reifen. SBR weisen eine schlechtere Beständigkeit gegenüber Witterung und chemischen Medien auf als die meisten anderen Elastomere.
FEPM (auch als TFE/P bekannt)
Das Basispolymer wird nur von Asahi Glass hergestellt und unter der Bezeichnung „Aflas“ vertrieben. TFE/P-Vulkanisate haben eine ähnliche Wärmebeständigkeit wie FKM-Elastomere, jedoch einen besseren elektrischen Widerstand und ein anderes Chemikalienbeständigkeitsprofil (z. B. Sauergas, Säuren und Laugen, Ozon und Witterungseinflüsse, Dampf und Wasser, alle Hydraulik- und Bremsflüssigkeiten, Alkohole und hochenergetische Strahlung). Sie sind jedoch nicht kompatibel mit aromatischen Kohlenwasserstoffen, chlorierten Kohlenwasserstoffen (z. B. M.E.K. und Aceton), organischen Acetaten und organischen Kühlmitteln.
FKM-Elastomere haben einen besseren Druckverformungsrest. Sie zeigen eine geringe Flexibilität bei niedrigen Temperaturen (ausgenommen in bestimmten Medien, die den Kautschuk ansatzweise erweichen). Es wird empfohlen, die Funktion immer unter Betriebsbedingungen zu erproben. TFE/P-Elastomere finden breite Anwendung und sind hauptsächlich bei der Erdölförderung und der chemischen Verarbeitung in Form von O-Ringen, Dichtungen, Kabelisolierungen, Ummantelungen und Schlauchauskleidungen anzutreffen.
VMQ
Die besonderen Eigenschaften von Silikonkautschuk sind eine außerordentliche Ozon- und Koronabeständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen und Sonneneinstrahlung. Sondermischungen halten bis zu 300° C stand, Silikone können sich jedoch selbst bei niedrigeren Temperaturen unter Luftabschluss in eine Paste zurückverwandeln. Die normale, für den Dauerbetrieb angegebene Temperaturobergrenze liegt bei 200° C. Silikone genießen einen ausgezeichneten Ruf für ihre Flexibilität bei niedrigen Temperaturen (einige Verbindungen bis zu -90° C) und für ihre elektrische Isolierfähigkeit, die über alle Betriebstemperaturen hinweg relativ konstant bleibt. Es sind auch elektrisch leitende Verbindungen erhältlich.
Silikone haben einen niedrigen Gehalt an brennbaren Bestandteilen. Selbst bei Kontakt mit Flammen wird das Elastomer zu einer nicht leitenden Siliziumdioxidasche reduziert. Silikone haben weiterhin einen hervorragenden Druckverformungsrest und eine hohe physiologische Trägheit. (Sie sind geschmacklos, geruchlos und absolut ungiftig).
Silikone sind außerdem resistent gegen Bakterien, Pilze und hochenergetische Strahlung (bis 106 Rad) und zeigen beste Ablöseeigenschaften (außer bei Glas). Die Haupteinschränkungen sind ihre niedrige Zugfestigkeit und eine schlechte Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Dampf über 120° C. Elastomerteile aus Silikon werden für elektrische Isolierung, Dichtungen und O-Ringe (nur statische oder Anwendungen mit geringer Dynamik) sowie in der Lebensmittel- und in der pharmazeutischen Industrie verwendet.
Quick-Links zu weiteren Informationen:
Elastomerwerkstoffklassen von PPE
Leitfaden zur chemischen Beständigkeit von Elastomeren
Empfohlene Lagerbedingungen und Haltbarkeit von Gummi. (ISO 2230:202)
Elastomer-Terminologie