Butyl-Kautschuk (IIR)

Eingetragener Handelsname: Polysar

Butyl-Kautschuk ist ein Copolymer aus Isobutylen und Isopren. Die charakteristische Eigenschaft von Butyl ist die geringe Gasdurchlässigkeit, weshalb eines seiner Haupteinsatzgebiete Luftschläuche für Reifen sind. IIR hat gegenüber NR und anderen Synthese-Kautschuken eine sehr geringe Durchlässigkeit für Luft, Wasserdampf und Gase. Weitere Vorteile sind außerdem die gute Beständigkeit gegen Wärme, Sauerstoff, Ozon und Chemikalien.

IIR kann aufgrund seiner chemischen Struktur und seines Verhaltens beim Vulkanisationsprozess nicht mit anderen Elastomeren verschnitten werden.

Eigenschaftsspektrum von IIR

Anwendungsgebiete von IIR

Überall dort, wo geringe Gasdurchlässigkeit und gute Hitze- und Alterungsbeständigkeit verlangt werden, wird Butyl-Kautschuk genutzt. Haupteinsatzgebiet sind Reifenschläuche, sowie die luftdichten Innenschichten schlauchloser Reifen („inner liner“). Die geringe Gasdurchlässigkeit wird auch bei spezieller Schutzkleidung ausgenutzt (z.B. Handschuhe).
Durch die gute Chemikalienbeständigkeit kommt Butyl bei Chemikalienschläuchen, Dichtungen und Tankauskleidungen zum Einsatz.

Weitere Anwendungsgebiete: Fahrradschläuche, Innenlagen schlauchloser Reifen, Säureschutzauskleidungen, Kesseldichtungen und Membrane.

Chloropren-Kautschuk (CR)

Eingetragener Handelsname: Neopren® (DU Pont)

CR ist in der Praxis unter dem Handelsnamen Neopren bekannt. CR weist unter den anderen Elastomeren viele gute Eigenschaften auf, ohne dabei entsprechende Spitzenwerte zu erreichen. Durch entsprechende Schutzmittel kann eine recht gute Ozon- und Alterungsbeständigkeit sowie eine befriedigende Ölbeständigkeit erreicht werden.

CR ist in Folge seines hohen Chlorgehaltes gut flammwidrig. Die Flammwidrigkeit ist jedoch stark abhängig von der Art des eingesetzten Weichmachers. Im Zuge der Entwicklungen der Synthesekautschuke gelang es mit dem Chloropren-Kautschuk (CR) einen Allzweckkautschuk herzustellen, der SBR und BR ähnelt, allerdings in seinen Alterungseigenschaften eine deutliche Verbesserung zeigte.

Diese besondere Eigenschaft, gepaart mit einem guten mechanischen Verhalten, aber auch einer deutlich besseren Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und polaren Chemikalien machten Chloropren-Kautschuk über viele Jahre zu dem bedeutendsten Spezialkautschuk.

Auch gegen Öle und Fette, bedingt auch gegen Kraftstoffe, zeigt sich CR beständig.

Eigenschaftsspektrum von CR

Anwendungsgebiete von CR

Überall dort, wo hohe Flammwidrigkeit, stabile  Alterungseigenschaften sowie Chemikalienbeständigkeit gefordert werden. CR wird bei technischen Gummiwaren eingesetzt, dank seiner günstigen Kombination von Eigenschaften für Formteile, Transportbänder, Dichtungen, Schläuche, Walzenüberzüge, Auskleidungen, Riemen oder Kabelmäntel. Ebenso wird CR in der Herstellung von Sportartikeln bzw. –bekleidung (Surf- und Tauchbekleidung) im Kontakt mit Seewasser verarbeitet. Hier oftmals als geschäumte Variante. In gelöster Form ist CR ein Hauptbestandteil vieler Klebstoffe.

Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e. V.

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30519 Hannover, Deutschland

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Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)

EPDM-Kautschuk wird durch die Copolymerisation von Ethylen, Propylen und einem Dien hergestellt. Das Fehlen von Doppelbindungen in der Hauptkette bewirkt eine gute Sauerstoff-, Ozon- und Temperaturbeständigkeit.
EPDM weist eine sehr gute Ozonbeständigkeit, eine sehr gute Witterungsbeständigkeit und eine geringe Wärmealterung auf. Außerdem ist er beständig gegenüber Temperaturen von bis zu 150 °C und resistent gegen polare Substanzen und Dampf. Benzin, Kraftstoffen und Mineralölen haben diese Compounds jedoch nur wenig entgegenzusetzen. Allerdings kommt EPDM aufgrund seiner Laugenbeständigkeit insbesondere bei Dichtungen und Schläuchen in Waschmaschinen zum Einsatz.

Dank seiner herausragenden Eigenschaften hat EPDM den ursprünglich verwendeten Natur-Kautschuk in vielen Bereichen abgelöst. Sowohl im Automotive-Sektor als auch in der Baubranche ist dieser Kautschuktyp das am Häufigsten eingesetzte Material für Dichtungen.
EPDM-Vulkanisate zeichnen sich durch eine hervorragende Chemikalienbeständigkeit gegenüber verdünnten Säuren, Alkohol und Hydraulikflüssigkeiten wie Bremsflüssigkeit aus.

Eigenschaftsspektrum von EPDM

Härte:
25 bis 90 Shore A

Bruchdehnung:
150 bis 800%

Maximaltemperatur:
+150° C

Minimaltemperatur:
-50°C

Elektrische Eigenschaften:
sehr gute Isoliereigenschaften bei entsprechender Auslegung der Mischung

Gasdurchlässigkeit:
hoch, ähnlich NR

Alterungs- und Ozonbeständigkeit:
sehr gut, noch besser als IIR

Chemische Beständigkeit:
überdurchschnittlich gute Chemikalienbeständigkeit, jedoch eher schlechte gegenüber Mineralöl- und Fettbeständigkeit

Anwendungsgebiete von EPDM

Mengenmäßig wird EPDM in der Automobilindustrie am meisten eingesetzt, z.B. für Dichtungsprofile bei Türen, Fenstern und Scheinwerfern, Brems- und Kühlwasserschläuchen.
EPDM wird aufgrund seiner guten Heißwasserbeständigkeit auch bei Waschmaschinen und Geschirrspülern für Dichtungen und Schläuche verwendet. Außerdem hat EPDM wegen seiner guten Witterungsbeständigkeit für Bauprofile und Dachbahnen einen hohen Marktanteil errungen.

Fluor-Kautschuk (FKM/ FPM)

Eingetragener Handelsname: VITON® (DuPont)

FKM ist in der Praxis unter dem Handelsnamen Viton bekannt. Die Firma DuPont brachte diesen 1958 auf den Markt.

Fluor-Kautschuk ist oft nicht mit Ruß gefüllt, das wird äußerlich sichtbar durch farbige Einstellungen. FKM ist flammwidrig und besitzt eine alle Elastomere überragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Ozon, Sauerstoff und Chemikalien. Fluorkautschuk bezeichnet eine Klasse von Kautschuken die sich durch ihre hervorragende Beständigkeit gegen die meisten Chemikalien, Öle, Fette und Kraftstoffe aber auch eine sehr gute Hochtemperaturbeständigkeit bis oberhalb von 200 °C auszeichnen. Gleichzeitig weisen Fluorkautschuke eine gute Alterungs- und Witterungsbeständigkeit auf.
Haupteinsatzbereich sind Dichtungen für Kfz-Industrie und Raumfahrt.

Eigenschaftsspektrum von FKM

Anwendungsgebiete von FKM

Überall dort, wo hohe Temperaturen herrschen und ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit erforderlich ist. Beispiele sind O-Ring-Dichtungen und Kraftstoffschläuche für Kraftfahrzeuge, Formteile, Dichtungen für die Erdölförderung sowie für Hydrauliksysteme, Schläuche, Kabelisolationen.

Gummibärchen

Gummibärchen sind Fruchtgummis in Form von etwa 1,5 Zentimeter großen, stilisierten Bären. Sie werden in unterschiedlichen Farben hergestellt und bestehen im Wesentlichen aus Zucker, Glukosesirup, Wasser und Gelatine, die ihnen ihre gummiartige Konsistenz verleiht.

Der Gummibär wurde 1922 von dem Bonner Unternehmer Hans Riegel erfunden. Sein Unternehmen Haribo brachte diese das erste Mal auf den Markt und ist bis heute Marktführer.
Die ursprünglichen Gummibärchen wurden damals aus Gummi arabicum hergestellt, was Ihnen eine gummiartige Konsistenz verlieh. Heute wird zu ihrer Herstellung statt Gummi arabicum Gelatine verwendet.

Hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR)

Eingetragener Handelsname: Therban

HNBR (Hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk) wird durch katalytische Hydrierung aus NBR hergestellt und peroxidisch vernetzt. Durch vollständige Hydrierung von NBR entsteht ein gesättigter Kautschuk, mit den charakteristischen Eigenschaften wie Wärme-, Öl- und Ozonbeständigkeit, bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften.
Dadurch gewinnt das Material an Temperaturbeständigkeit. Dieses Elastomer wird oft dort eingesetzt, wo NBR optimal wäre, dafür jedoch zu hohe Temperaturen herrschen.
Hauptanwendungsgebiete sind wärmebeständige Dichtungen und Schläuche, sowie Zahn- und Keilriemen. Die katalytische Hydrierung von NBR ist ein sehr kompliziertes Verfahren, sodass HNBR ein Vielfaches von NBR kostet.

Eigenschaftsspektrum von HNBR

Anwendungsgebiete von HNBR

HNBR findet in vielen Bereichen Verwendung, bei denen gleichzeitig gute Wärme- und Ölbeständigkeit sowie gute Verschleißfestigkeit gefordert sind. Zum Beispiel bei Dichtungen und Schläuchen im Kraftfahrzeugbereich und im Maschinenbau und für Spezialdichtungen bei der Erdölförderung.
In der Dichtungstechnik kommt der dem NBR gegenüber deutlich teurere HNBR, der auch ein bewährtes Standardmaterial für Zahnriemen von Automobilmotoren ist, vor allem dort zur Anwendung, wo höhere Temperaturen und/oder mechanische Festigkeit gefordert sind. Seine Festigkeit ist vor allem für Anwendungen wie bei O-Ringen, Radialwellendichtringen, Bälgen und Membranen gefragt. Gerade in der Prozessindustrie bietet HNBR weitreichende Anwendungsmöglichkeiten. HNBR eignet sich in der Prozessindustrie beispielsweise hervorragend als Klappendichtungswerkstoff. In Molkereien, der Getränkeindustrie und Anwendungen in Kontakt mit sehr fetthaltigen Medien ist HNBR die beste Lösung.

Kaugummi

Kaugummi: Gummi aus Erdöl

Moderne Kaugummis bestehen fast ausschließlich aus synthetischen Rohstoffen. Den „Gummi“-Anteil bilden dabei in der Regel Polymere auf Erdölbasis. Im Klartext: Wir kauen Kunststoffe. Und die sind nicht nur geschmacklich fragwürdig – sie sind vor allem ökologisch und gesundheitlich bedenklich.

Zucker ist mit 50 bis 70 Prozent ein wesentlicher Bestandteil von Kaugummi. Zur Herstellung von zuckerfreiem Kaugummi wird statt Zucker der natürliche Süßstoff Xylit verwendet. Außerdem werden der Gummimasse Weichmacher, Feuchthaltemittel, Emulgatoren, Farbstoffe und Füllstoffe zugesetzt.

Zusatzstoffe sorgen dafür, dass die Masse beim Kauen elastisch und geschmeidig bleibt. Mit Baumharzen wie Kautschuk oder anderen Naturstoffen lässt sich der Bedarf des Weltmarktes nicht decken. Kaugummi ist durch seinen Kunststoffanteil nicht biologisch abbaubar.

Kautschuk

Ursprünglich gab es ausschließlich Naturkautschuk – bis zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts die großtechnische Herstellung von Synthesekautschuk gelang. Naturkautschuk hat aber bis heute unerreicht gute mechanische und dynamische Eigenschaften, warum auch heute noch der größte Teil des Naturkautschuks in der Reifenindustrie verwendet wird.

Naturkautschuk, früher einfach Kautschuk genannt, auch als Gummi elasticum oder Resina elastica bezeichnet, ist ein gummiartiger Stoff im Latex vieler verschiedener Kautschukpflanzen. Der kautschukführende Latex liegt meistens als milchige Flüssigkeit vor, er kann aber auch in halbfester Form in den Pflanzen enthalten sein.

Durch Waschen und Koagulieren mit Essig- oder Ameisensäure erhält man den Festkautschuk, der zu Fellen verpresst oder getrocknet wird. Zur Konservierung wird der Kautschuk entweder geräuchert (smoked sheets) oder chemisch behandelt, wodurch hellfarbige Felle (pale crepes) erhalten werden.
Aufgrund gestiegener Qualitätsanforderungen werden technisch spezifizierte Naturkautschuktypen (TSR) verwendet, die bestimmten Reinheitsanforderungen genügen müssen, z.B. SMR Standard Malaysian Rubber.

Zur Herstellung von TSR wird der koagulierte und gewaschene Latex zu Krümeln (Granulat?) aufgearbeitet, getrocknet und zu Ballen verpresst. Der so gewonnene Kautschuk ist also noch plastisch, denn er ist unvernetzt und enthält auch keine Vernetzungschemikalien.

Latex

Naturkautschuk wird überwiegend aus dem Saft der Hevea Brasiliensis (Kautschukbaum), einer tropischen Baumart, gewonnen. Diese wächst ausschließlich in einer Zone von jeweils 15° nördlich und südlich des Äquators (Kautschukgürtel). Ursprünglich in Brasilien beheimatet, befinden sich die wichtigsten Plantagen heute in Südostasien.
Die auch als Latex oder Milchsaft bezeichnete Flüssigkeit wird meistens durch das Anritzen der Baumrinde freigesetzt.
Latex ist eine wässrige Dispersion von Kautschukpolymerartikeln, die auch Harze, Eiweiße und Mineralstoffe enthält.
Aus dem koagulierten Latex selbst stellt man sogenannte Tauchartikel wie Handschuhe, Ballons oder auch Kondome her.

Naturkautschuk (NR)

Der Naturkautschuk, ein von der Natur hergestellter Werkstoff, weist eine sehr hohe Zugfestigkeit, Elastizität, Kälteflexibilität und hervorragende dynamische Eigenschaften auf. Diese Kombination von herausragenden Funktionen erreichen synthetische Elastomere nicht. Deshalb ist NR auch heute noch für einige Anwendungsfälle unentbehrlich.
Hauptanwendungsgebiet sind Reifen und Motorlager.

Eigenschaftsspektrum von NR

Anwendungsgebiete von NR

Fahrzeugreifen, Transportbänder und Riemen,
Technische Artikel aller Art, wie Dichtungen, Membranen, Schläuche etc.
Aufgrund der hohen Reißfestigkeit wird Naturkautschuk im landwirtschaftlichen Bereich insbesondere für Riemen und Bänder, aber auch in vielfältigen Formteilen und Walzenbeschichtungen eingesetzt. Weiterhin wird Naturkautschuk im Bereich der Gummi-Metall-Federelemente beziehungsweise Puffer verwendet. Weitere Einsatzgebiete sind Gebrauchsartikel wie Schuhsohlen, Gummistiefel, Handschuhe, Schwämme, Klebstoffe, Elastikfäden.

Nitrilkautschuk (NBR)

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), auch Nitril-Kautschuk genannt
Eingetragener Handelsname: Perbunan (früher Buna N)

Durch die Copolymerisation von Acrylnitril und Butadien erhält man beim NBR eine außergewöhnlich gute Mineralöl- und Kraftstoffbeständigkeit sowie einen geringen Druckverformungsrest. Es ist somit der ideale Dichtungswerkstoff für die genannten Medien. NBR hat seine Hauptanwendungsgebiete dort, wo es neben guten Eigenschaften auch auf hohe Quellbeständigkeit gegenüber Mineralölen und Kraftstoffen sowie Alterungs-, Wärme- und Abriebbeständigkeit ankommt. Hauptanwendungsfälle sind Dichtungen, Schläuche und Membranen.

Eigenschaftsspektrum von NBR

Anwendungsgebiete von NBR

Nitrilkautschuk wird für öl- und kraftstoffbeständige Dichtungen, Formteile, Membranen und Schläuche im Kraftfahrzeug und Maschinenbau eingesetzt. Weitere Anwendungen sind Walzenbezüge, Gas- und Klimaanlagenschläuche, entsprechend seiner guten Öl- und Fettbeständigkeit. Pneumatik- und Hydraulikdichtungen können aus diesem Kautschuk ebenso gefertigt werden wie O-Ringe und Radial-Wellendichtringe.

Shore-Härte

Die häufigste Härteprüfung von Elastomeren ist die Prüfung der Shore-Härte nach DIN ISO 7619-1.
Unter der Shore-Härte versteht man den Widerstand einer Gummiprobe gegen das Eindringen eines kegelförmigen Körpers bestimmter Abmessung unter definierter Druckkraft. Zur Prüfung der Shore-Härte wird die Eindringtiefe einer Nadel mit genormter Spitze gemessen.
Gängige Elastomermischungen für technische Formteile liegen in einem Härtebereich von 20-90 Shore A. Gängige Toleranz ist +/- 5 Shore A.
Die niedrigen Werte charakterisieren „weiche“ Gegenstände, sehr harte Gegenstände haben 80 bis 90 Shore A.

Silikon-Kautschuk (Q/ VMQ)

Silikon-Elastomere unterscheiden sich von anderen Elastomeren dadurch, dass sie keine rein organischen Verbindungen sind. Anstelle der Kohlenstoff-Polymerkette der normalen Elastomere besteht die Silikon-Polymerkette abwechselnd aus Silikon- und Sauerstoff-Atomen (Siloxane).
Man unterscheidet Silikonkautschuke nach ihrem Aggregatzustand (fest/ flüssig) und ihrer Vulkanistionstemperatur:

• Heißvulkanisierend, fest (HTV – high temperature vulcanizing)
• Heißvulkanisierend, flüssig (LSR – liquid silicone rubber)
• Kaltvulkanisierend (RTV – room -temperature vulcanizing)

Silikon-Elastomere sind sehr hitze-, ozon-, alterungs- sowie chemikalienbeständig. Die mechanischen Eigenschaften liegen jedoch eher unter denen anderer Elastomere.
Um optimale Hitzebeständigkeit zu erhalten, ist eine Nachtemperung in vielen Fällen notwendig.
Silikonkautschuk ist schwer entflammbar und physiologisch inert, besitzt aber eine hohe Gasdurchlässigkeit. Silikonelastomere sind beständig gegen heißes Wasser, pflanzliche und tierische Fette, paraffinische Mineralöle sowie Glykol und Alkohole.

Eigenschaftsspektrum von Silikon-Kautschuk (Q/ VMQ)

Anwendungsgebiete von Q

Elastomere aus heißvulkanisierend festem (HTV) und flüssigem (LSR) Silikon-Kautschuk finden Verwendung in pharmazeutischen und medizinischen Artikeln sowie in vielen Gegenständen, die mit Lebensmitteln in Kontakt stehen.
Weitere technische Anwendungen sind Schläuche, Membranen, Kabel, sowie Dichtungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie.
Dichtungen für Tiefkühlschränke Herde, Trockenschränke, Wellendichtungen, O-Ringe, Schaltmatten sowie elektrische Isolationen für Schiffe, Flugzeuge, Heizschränke.

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

Der Styrol-Butadien-Kautschuk ist der älteste und bezogen auf die eingesetzte Menge bedeutendste Synthese-Kautschuk. Die Entwicklung von Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) erfolgte zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit dem Ziel, eine preiswerte Alternative zu dem teuren Naturkautschuk zu erhalten und die Abhängigkeit von Importen aus Brasilien und Ostasien zu reduzieren. Gleichzeitig sollte die teilweise knappe Verfügbarkeit von Naturkautschuk, insbesondere für Länder wie Deutschland, ausgeglichen werden.
Mit der Entwicklung moderner Syntheseverfahren hat sich SBR zu dem am häufigsten hergestellten Synthesekautschuk entwickelt und ist insbesondere aufgrund der hervorragenden Nassgriffeigenschaften aus PKW-Reifen nicht wegzudenken.

SBR weist gegenüber NR einen besseren Abriebwiderstand, höhere Hitze- und Alterungsbeständigkeit, aber niedrige Elastizität und ungünstigere Kälteflexibilität auf.

Um die mechanischen Eigenschaften von SBR zu verbessern, wird er häufig mit NR verschnitten.

Eigenschaftsspektrum von SBR

Anwendungsgebiete von SBR

SBR ist ein typischer Allzweckkautschuk. Zwei Drittel der Weltproduktion werden für die Reifenproduktion verwendet. SBR ist ein guter Kompromiss zwischen Abrieb und Nassrutschfestigkeit. Anwendung im Regelfall wie NR. Sehr oft wird NR mit SBR verschnitten z.B. beim Reifenbau. Daneben wird SBR für technische Gummiwaren wie Förderbänder, Platten, Bauprofile und Bodenbeläge verwendet.

Vulkanisation

Unter Vulkanisation versteht man eine chemisch-physikalische Umwandlung, bei der vorwiegend plastischer Kautschuk in einen gummielastischen Zustand übergeht. Diesen Vorgang, der durch Verknüpfung von Makromolekülen an ihren reaktionsfähigen Stellen erfolgt, nennt man Vernetzung. bzw. Vulkanisation.

Im Jahre 1839 erfand Charles Goodyear das Verfahren der Vulkanisation, mehr oder weniger durch einen wissenschaftlichen Zufall. Nachdem er dem Kautschuk die verschiedensten Materialien und Chemikalien hinzugefügt hatte, fiel eine Schwefel-Kautschuk-Mischung auf eine heiße Herdplatte und das Ergebnis war eine trockene und dauerhaft elastische Substanz. Der mit Schwefel vermischte Kautschuk verwandelte sich bei Erhitzung in einen neuen Stoff, in Gummi. Damit hatte Goodyear die Vulkanisation entdeckt.

Zur Vulkanisation benötigt man also ein Vulkanisationsmittel. Das älteste und gebräuchlichste Vulkanisationsmittel ist Schwefel. Das klassische Beispiel der Vulkanisation ist die Schwefelvulkanisation von Naturkautschuk.

wdk Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie e.V.

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