EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)

Wie bei allen Kunststoffen handelt es sich bei EPDM um ein Polymer, das aus verschiedenen chemischen Bausteinen, sogenannten Monomeren, aufgebaut ist. Bei diesen Monomeren handelt es sich im Einzelnen um:

• Ethen, auch Ethylen genannt, ist ein gasförmiger Rohstoff aus der Erdölindustrie.
• Propen, oder Propylen, ist ebenfalls ein Gas auf Basis eines Kohlenwasserstoffs.
• Dien ist ein ungesättigter Kohlenwasserstoff mit Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen.

Diese drei Monomere bilden in einer sogenannten Polymerisationsreaktion den fertigen Kunststoff EPDM. Dessen genaue Eigenschaften lassen sich durch das Mischungsverhältnis der drei Komponenten und die Auswahl des Diens sehr gut beeinflussen. So kann EPDM bestens an den geplanten Verwendungszweck angepasst und seine Eigenschaften optimiert werden.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk weist trotz seiner guten Anpassbarkeit einige Eigenschaften und Merkmale auf, die für diesen Synthesekautschuk charakteristisch sind und ihn vielseitig einsetzbar machen. Hierzu zählen unter anderem:

• flexible Anpassbarkeit an verschiedene Einsatzzwecke – durch Auswahl geeigneter Monomere
• hohe mechanische Elastizität – typisch für einen Synthesekautschuk
• Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien – aufgrund der besonderen chemischen Struktur
• hohe thermische Resistenz – entscheidend für eine Vielzahl von Einsatzzwecken
• gute Witterungs- und Ozonbeständigkeit – sorgt für langfristige Einsätze im Außenbereich
  

Flexible physikalische Beschaffenheit, abhängig vom Einsatzzweck

Wie die meisten Kunststoffe, wird auch EPDM durch eine Polymerisation synthetisiert. Dabei lassen sich die drei Monomere in unterschiedlichen Mengenverhältnissen mischen, wodurch sich die entstehenden Produkte in ihren chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften unterscheiden.

Noch weitreichendere Anpassungen der Eigenschaften von EPDM gelingen durch gezielte Auswahl des dritten Monomers. So gehört EPDM generell zu den Synthesekautschuken mit einer relativ hohen Dichte. Diese liegt durchschnittlich bei 1,4 g/cm³, lässt sich jedoch über gezielte Auswahl der Monomere stark variieren.

Hohe mechanische Elastizität

Unter mechanischer Elastizität versteht man die Eigenschaft eines Werkstoffes, unter dem Einfluss mechanischer Energie zu verformen und anschließend wieder in seine Ursprungsform zurückzukehren. Diese Formänderung ist also nicht dauerhaft wie bei einer thermischen Verformung.

Aufgrund seiner hohen mechanischen Elastizität findet EPDM unter anderem Anwendung als

• Federelement in Industrieanlagen,
• Dichtlippe in Autotüren und
• Fallschutzmatte auf Kinderspielplätzen.

Auch wenn sich EPDM in seinen Eigenschaften sehr gut variieren lässt, können die folgenden Werte als Richtlinie für die elastischen Eigenschaften von EPDM gelten:

• Shore-Härte A: 25 ° bis 80 °
• Rückprallelastizität: bis 45 %
• Reißdehnung: bis 550 %
• Zugfestigkeit: 3,5 MPa bis 12 MPa

EPDM ist beständig gegenüber den meisten Chemikalien

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke weisen eine gesättigte Hauptkette ohne Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen auf. Dies macht EPDM zu einem weitgehend unpolaren Molekül mit hervorragender Beständigkeit gegenüber polaren Lösungsmitteln, wie etwa Alkoholen, Ketonen, Estern, Säuren und Laugen. Gegen Wasser und Wasserdampf ist EPDM ebenfalls hochbeständig.

Fette und Mineralöle greifen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke hingegen an und können ihn bei längerer Einwirkung sogar vollständig auflösen.

Die thermische Resistenz von EPDM ermöglicht einen breiten Einsatztemperaturbereich

Die gesättigte Hauptkette des EPDM-Moleküls sorgt ebenfalls für hohe Temperaturbeständigkeit. So erstreckt sich der Einsatzbereich des Elastomers von -60 °C bis +160 °C. Unterhalb dieser Temperatur beginnt EPDM zu verspröden und büßt seine elastischen Eigenschaften ein. Oberhalb von 160 °C beginnt der Kunststoff, sich dauerhaft thermisch zu verformen, da er seinen Schmelzpunkt erreicht.

UV- und Ozonbeständigkeit machen EPDM ideal geeignet für den Außenbereich

EPDM zeichnet sich durch eine langfristige Alterungsbeständigkeit aus. So bewirken UV-Strahlen und Ozon keine spürbaren Veränderungen an Werkstoffen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk. Es werden Dachabdichtungen, hochwertige Teichfolien und Trittmatten in Schwimmbädern aus EPDM gefertigt. Auch als Abdeckbahnen findet das Elastomer verstärkt Verwendung.

Wie alle Kunststoffe, wird auch Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk durch eine Polymerisationsreaktion hergestellt. Hierzu haben sich in den letzten Jahren zwei verschiedene Verfahren etabliert:

Synthese mithilfe klassischer Ziegler-Natta-Katalysatoren – Bei diesem Verfahren wird die Reaktion durch metallorganische Mischkatalysatoren ermöglicht. Zum Einsatz kommen hier unter anderem Katalysatoren aus Magnesiumchlorid, Triethylaluminium und Titantetrachlorid.

Der zweite Reaktionsweg führt über die Synthese mit Kaminsky-Katalysatoren. Diese Katalysatoren konnten sich erst in neuerer Zeit etablieren. Das Verfahren fußt auf der Nutzung von Metallocenen, also metallorganischen Verbindungen.

Bei beiden Syntheseverfahren ist eine anschließende Vulkanisierung mit Peroxiden oder Schwefel möglich.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk lässt sich nach der Synthese in die verschiedensten Formen bringen, um so vielfältigen Einsatzzwecken zu dienen. Am häufigsten wird EPDM nach der Synthese zu Rollen geformt, die mittels verschiedener Techniken weiterverarbeitet werden können:

• Bei der Heißluftverschweißung werden EPDM-Bahnen zunächst erwärmt und anschließend überlappend miteinander verschmolzen.
• Die Aufvulkanisierung mit Nahtbändern dient zur Befestigung von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk auf Metallbauteilen.
• Klebstoffe und Klebeband verkleben EPDM-Folien mit sich selbst oder unterliegenden Materialien.

Bei der Weiterverarbeitung ist stets zu berücksichtigen, dass sich Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk aufgrund seiner Molekülstruktur nur schlecht mit Materialien wie Holz, Metall und Beton verkleben lässt. Mit geeigneten Hilfsmitteln lässt sich dieser Nachteil jedoch in den meisten Fällen ausgleichen.

EPDM ist eines der vielseitigsten Elastomere, das derzeit erhältlich ist. Die Gründe hierfür liegen unter anderem an seiner

• Unempfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen,
• hervorragenden UV- und Ozonbeständigkeit und der
• Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen.

Daher findet das Material ein breites Einsatzspektrum im Haus- und Gartenbau. Darüber hinaus wird EPDM als Gummi in der Automobilindustrie und im Formteilbau geschätzt. Auch im Handwerk findet Material aus EPDM häufig Verwendung.

Zur Abdichtung und Dämmung wird häufig EPDM verwendet

Aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber Wasser, Wasserdampf und polaren Lösungsmitteln finden Folien aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk häufig Verwendung als Abdichtmaterial:

• Ihre äußerst gute Witterungsbeständigkeit macht EPDM-Folie zum idealen Material, um Dächer großflächig abzudichten. Hierbei werden die Dachfolie-Bahnen überlappend verlegt und thermisch verschweißt.
• Beim Einsatz als Teichfolie werden EPDM-Bahnen in der Regel nicht thermisch, sondern mittels spezieller Klebstoffe miteinander verbunden. Die gute Formbarkeit von EPDM-Bahnen ermöglichen kunstvolle und kreative Formen.

Des Weiteren eignet sich Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk zur Dämmung und Dichtung. Dämmplatten aus EPDM eignen sich zur Vibrationsdämmung oder dienen als Fallschutz unter Klettergerüsten.

Wasserleitungen aus EPDM überzeugen durch gute Druckfestigkeit und lange Lebensdauer.

Türdichtungen für den Innen- und Außenbereich bieten gute Elastizität bei gleichzeitig hoher Formstabilität und Witterungsbeständigkeit.

Bauteile aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk können überall dort zum Einsatz kommen, wo sie nicht in Kontakt mit Mineralölen sowie Kraft- und Schmierstoffen gelangen.

Vom Stadtauto bis zum Offroader: EPDM wird auch in der Automobilindustrie viel genutzt

Autos sind ständig Schmutz, Wasser, Wind und Wetter ausgesetzt. Gleichzeitig haben sie mit Türen, Klappen und Hauben viele bewegliche Teile, die zuverlässig abgedichtet werden müssen. Als Fugen- und Türdichtung findet EPDM vielfältigen Einsatz in der Automobilindustrie. Die hervorragende Alterungsbeständigkeit und die Einsetzbarkeit innerhalb eines großen Temperaturbereiches sorgen für große Zuverlässigkeit und Robustheit der verbauten Dichtungen.

Bei der Herstellung von Sportgeräten zeigen sich die Vorteile von EPDM

EPDM gehört zu den Elastomeren mit relativ hoher Dichte. Das bedeutet, dass Materialien aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk vergleichsweise bei vorgegebener Größe ein hohes Gewicht aufweisen. Daher eignet sich EPDM Granulat beispielsweise als Füllmaterial für Boxsäcke und andere Trainingsgeräte für den Kampfsport.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist nicht das einzige hochwertige Elastomer, das am Markt erhältlich ist. Jedes dieser Polymere verfügt über sehr spezifische Eigenschaften, die eine gezielte Auswahl des geeigneten Werkstoffs ermöglichen. Zu den wichtigsten Alternativen für Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk zählen:

• NBR – Butadien-Acrylnitril-Kautschuk (englisch: Nitrile Butadiene Rubber)
• Fluorelastomere – bekannt unter dem Warennamen Viton
• SBR – Styrol-Butadien-Kautschuk (englisch: Styrene Butadiene Rubber)
  

EPDM eignet sich besser für den Einsatz im Außenbereich als NBR

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eignet sich sehr gut für den Einsatz im Außenbereich. Hierfür sorgen die UV- und Ozonbeständigkeit, die deutlich höher ist als die von NBR. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk zeichnet sich außerdem durch sehr hohe Beständigkeit gegenüber Wasser, Wasserdampf, Säuren, Laugen und anderen polaren Lösungsmitteln aus.

Im Gegensatz dazu wird NBR immer dann verwendet, wenn der Kunststoff in Verbindung mit Mineralölen und Kraftstoffen gelangt, gegen die eine sehr hohe Beständigkeit besteht. Die Witterungs- und Ozonbeständigkeit von NBR ist jedoch vergleichsweise gering, obwohl sich die Kältebeständigkeit durch bestimmte Zusätze erhöhen lässt.

Viton ist in manchen Bereichen nur bedingt einsetzbar

Fluorelastomere sind am Markt unter dem Warennamen Viton von DuPont Performance Elastomere erhältlich. Unter anderem Namen werden sie von weiteren Herstellern vertrieben. Im Gegensatz zu Werkstücken aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, sind Bauteile aus Viton unbeständig gegenüber Wasser, Wasserdampf, Säuren und Laugen. Damit ist Viton ungeeignet für den Einsatz im Außenbereich und überall dort, wo es in Kontakt mit polaren Lösungsmitteln gelangt, obwohl seine Witterungsbeständigkeit mit der von EPDM vergleichbar ist. Gegenüber Mineralölen sowie Kraft- und Schmierstoffen ist Viton jedoch hoch beständig.

Gegenüber SBR überzeugt EPDM durch die hohe Witterungsbeständigkeit

SBR stellt eine preiswerte und verbreitete Alternative zu Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk für Innenräume dar. Bei ähnlichen Eigenschaften bleibt die Witterungs- und Ozonbeständigkeit von SBR weit hinter der von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk zurück. Außerdem weist Styrol-Butadien-Kautschuk eine sehr geringe Flammbeständigkeit auf. Daher kann es als preisgünstige Alternative dienen, wenn das volle Leistungspotenzial von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk nicht ausgeschöpft werden muss.