02.07.2015

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Lanxess: Hochmolekularer EPDM-Typ für dynamische Anwendungen

Der Spezialchemie-Konzern Lanxess hat mit Keltan 9565Q einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) entwickelt, der dem alterungsanfälligen Naturkautschuk (NR) Konkurrenz machen soll. Das neue Material zeichnet sich laut Hersteller durch ein ausgesprochen hohes Molekulargewicht aus, das dem Synthesekautschuk eine herausragend hohe, NR-typische Elastizität und Belastbarkeit verleihen soll. Trotzdem weise dieser Kautschuk als gesättigtes Polymer nach wie vor die von EPDM gewohnte hohe Hitze-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit auf. Damit sei Keltan 9565Q dem Naturkautschuk nicht nur hinsichtlich der Wärmealterung deutlich überlegen, sondern könne diesen Vorteil nun auch bei Anwendungen mit hoch dynamischer Belastung bieten. Zugleich eröffne die neue, ultrahochmolekulare Keltan-Variante der EPDM-Verarbeitung neue Wirtschaftlichkeitspotenziale im Vergleich zu NR.

"Im Maschinenbau und in der Automobilindustrie werden mehr und mehr Gummisorten gefordert, die auch hohen Einsatztemperaturen lange standhalten", erkärt John Beelen, Synthesekautschuk-Experte in der Business Unit High Performance Elastomers von Lanxess. "Naturkautschuk ist zwar auf Grund seiner enormen Elastizität und Reißfestigkeit in der Technik nach wie vor gefragt, kann den steigenden Temperaturanforderungen jedoch kaum noch gerecht werden."

NR stößt an seine Grenzen
In dynamisch stark beanspruchten Gummiteilen, etwa Dämpfungselementen, galt Naturkautschuk - trotz seiner Hitzeempfindlichkeit - bislang als schwer zu ersetzen. Die Gründe für dieses Dilemma liegen in der typischen Molekülarchitektur des altehrwürdigen Gummirohstoffs: Lange Kettenmoleküle mit einem sehr regelmäßigen Aufbau sorgen für die herausragenden elastischen Eigenschaften. Die ungesättigten chemischen Bindungen im Polymergerüst machen ihn indes anfällig für die Zersetzung durch Ozon und Sauerstoff beziehungsweise eine allmähliche Nachvernetzung durch Radikale, UV-Licht und Wärme. Dadurch neige Gummi aus Naturkautschuk in der Hitze mittelfristig zu Rissbildung und Versprödung. Additive, die diesen Prozess verlangsamen, seien naturgemäß keine dauerhafte Lösung.

Vielversprechende Testergebnisse
Mit Keltan 9565Q suchen die Lanxess-Chemiker einen anderen Weg: Durch eine verbesserte Synthese es es möglich gewesen, das Molekulargewicht der neuen EPDM-Variante weiter zu steigern und so eine dynamische Performance ähnlich der von Naturkautschuk zu erreichen - und zwar auch nach Wärmealterung. "Dies können wir durch eine Reihe ausführlicher Tests belegen", so Beelen.

Eine Auswahl der Resultate werden auf der diesjährigen Deutschen Kautschuk-Tagung (DKT) in Nürnberg in einem Referat vorgestellt: Im Blick auf ihre tan delta-Werte - einem Maß für die dynamische Performance - erreichen Probekörper aus der neue Keltan-Variante demnach ähnlich geringe Werte wie solche aus NR-Gummi. Im Blick auf ihre Reißfestigkeit und Reißdehnung sollen sie selbst nach 168 Stunden bei 100 und 120 °C sogar deutlich bessere Resultate als Naturkautschuk liefern - hier macht sich die durchgesättigte Natur des EPDM-Moleküls bemerkbar. Auch im Blick auf den Druckverformungsrest zeige sich Keltan 9565Q gegenüber herkömmlich vernetztem Naturkautschuk überlegen oder zumindest gleichauf mit hitzestabilisiertem NR-Gummi (EV-Vernetzung). Neben der Belastbarkeit, Elastizität und Alterungsbeständigkeit sei die Lebensdauer von hoher Bedeutung. Die Studie, die auf der DKT präsentiert wird, zeige, dass vorgealterte Keltan 9565Q-Proben eine mit Naturkautschuk vergleichbare Lebensdauer haben. Wenn allerdings Compounds, die auf Keltan 9565Q basieren, modifiziert werden, erhöhe sich die Lebensdauer erheblich und erreiche die gleichen Werte wie ein hitzestabilisierter Naturkautschuk-Compound.

Neue Einsatzgebiete für EPDM
"Keltan 9565Q eröffnet den EPDM-Kautschuken den Weg in dynamisch hoch beanspruchte Anwendungen, in denen man bislang die geringe Alterungsbeständigkeit von Naturkautschuk in Kauf nehmen musste", so Beelen. "Keltan 9565Q kann dazu beitragen, Wartungsintervalle zu verlängern und Motoren und Anlagen schneller und leistungsfähiger zu machen: Sie können nun bei höheren Temperaturen laufen, ohne dass zum Beispiel Dämpfungselemente in der Hitze zu schnell ermüden."

Vorteile bei der Verarbeitung
Auch prozessseitig soll der neue Werkstoff von Lanxess Vorteile bringen: Im Vergleich zu Naturkautschuk sei EPDM auf Grund der fehlenden Doppelbindungen im Molekül nicht reversionsanfällig. Beelen erklärt: "Die engen Spezifikationen des Polymers erleichtern die Fertigung. Die Prozesse werden reproduzierbarer und konsistenter." Zugleich kann der Synthesekautschuk bei höheren Temperaturen verarbeitet werden - dies kann die Produktivität substanziell steigern.

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