Bei NBR (Nitrilkautschuk) handelt es sich um ein sogenanntes Elastomer, also einen Kunststoff, der zwar formstabil, aber elastisch verformbar ist. NBR besteht aus Polymerketten, die aus den Monomeren 1,3-Butadien und Acrylnitril gebildet werden. Die besondere chemische Verknüpfung dieser Monomere sorgt für die elastischen Eigenschaften des Kunststoffs.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) werden beeinflusst durch:

• die Vernetzung der einzelnen Polymerketten untereinander
• das Mischungsverhältnis der beiden Monomere
• das Mischen mit anderen Kunststoffen, wie etwa PVC oder SBR
• die Beigabe von Füllstoffen

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk lässt sich in seinen Eigenschaften gezielt verändern. Hier kommt dem Anteil von Acrylnitril im fertigen Produkt eine Schlüsselstellung zu. Ein geringer Acrylnitril-Anteil sorgt für größere Flexibilität bei tiefen Temperaturen, die allerdings auf Kosten einer geringeren Beständigkeit gegenüber Mineralölen und Kraftstoffen geht. Umgekehrt bewirkt ein erhöhter Acrylnitrilanteil im NBR eine bessere Kraftstoffbeständigkeit bei gleichzeitig schlechterer Tieftemperaturbeständigkeit.

Die physikalischen Eigenschaften von NBR

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist gas- und flüssigkeitsdicht, deshalb ist er ein häufig verwendetes Material für Schläuche in vielen Industriezweigen.

Mit den Unterschieden im chemischen Aufbau von Nitrilkautschuk variiert auch die Dichte zwischen 1,35 g/cm3 und 1,50 g/cm3. Die Dichte ist abhängig von der Anzahl der Verknüpfungen der Polymerketten untereinander.

Ähnliches gilt für die Härte.

Eine starke mechanische Beständigkeit zeichnet Nitrilkautschuk

aus

Nitrilkautschuk zeichnet sich durch mechanische Eigenschaften aus, die dem Kunststoff eine große Attraktivität für den Einsatz in der Dichtungstechnik verleihen. Hierzu gehören:

• große Zug- und Reißfestigkeit
• hohe Abriebfestigkeit
• geringer Druckverformungsrest
  
  

Die hohe thermische Resistenz gehört zu den zentralen Eigenschaften von NBR

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist über einen Temperaturbereich von -30 °C bis +120 °C beständig. Wie die meisten anderen physikalischen Eigenschaften wird auch die Temperaturbeständigkeit vom Verhältnis der unterschiedlichen Monomere bestimmt: Ein niedriger Acrylnitril-Anteil sorgt für Stabilität bis -30 °C. Mit steigendem Acrylnitril-Anteil eignet sich der Nitrilkautschuk für Hochtemperaturanwendungen bis zu 120 °C.

Die chemische Beschaffenheit ist überaus beständig

Nitrilkautschuke zeichnen sich durch sehr hohe Beständigkeit gegen eine große Zahl chemischer Verbindungen aus. Hierzu gehören sowohl organische als auch anorganische Stoffe:

• unpolare Kohlenwasserstoffe wie Mineralöle, Fette und Kraftstoffe sowie Propan, Butan und Erdgas
• polare Kohlenwasserstoffe wie Alkohole
• Silikonöl
• Wasser und Wasserdampf sowie Säuren und Laugen

Geringe Beständigkeit besteht gegenüber chlorierten Kohlenwasserstoffen, Bremsflüssigkeiten und schwerentflammbaren Druckflüssigkeiten. Ebenso ist die Beständigkeit gegenüber Ozon und UV-Strahlung nur sehr gering ausgeprägt.

Weitere Vorzüge von NBR

Nitrilkautschuk ist als physiologisch unbedenklich und damit lebensmittelecht eingestuft worden. Damit können Anlagenteile aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk auch für die Getränke- und Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden.

Darüber hinaus lädt sich Nitrilkautschuk nicht elektrostatisch auf. Aufgrund der nicht zu befürchtenden Funkenbildung findet Nitrilkautschuk daher auch Anwendung als Öl- oder Kraftstoffleitung.

NBR wurde 1930 entwickelt und bereits vier Jahre später großtechnisch hergestellt. Zur Produktion von Kautschukmischungen wie Acrylnitril-Butadien-Kautschuk werden folgende Ausgangsstoffe genutzt:

• Kautschuke
• Weichmacher
• Füllstoffe
• weitere Chemikalien

Hierbei unterscheidet man aktive und inaktive Füllstoffe:

Die Eigenschaften von NBR lassen sich durch aktive Füllstoffe zweckgerichtet anpassen

Die am häufigsten verwendeten aktiven Füllstoffe sind Ruße und Kieselsäuren. Wie ihr Name schon andeutet, beeinflussen sie die mechanischen Eigenschaften des Kautschuks deutlich. Als eingemischte Stoffe lagern sie sich an die Kautschukmoleküle an und steigern so Festigkeit, Einreißwiderstand und Abriebbeständigkeit.

Inaktive Füllstoffe sind eine kostengünstige Alternative für die weitere Verarbeitung von NBR

Inaktive Füllstoffe dienen hauptsächlich als preiswertes Streckmittel und beeinflussen die mechanischen Eigenschaften nicht. Hierzu gehören etwa Kaoline und Kreiden.

Weichmacher wirken vereinfachend auf die spätere Verarbeitung des Nitrilkautschuks und senken so die Herstellungskosten. In der Regel finden hier preiswerte Materialien wie Mineralöle Verwendung.

Zugesetzte Chemikalien beeinflussen die Eigenschaften des fertigen Produktes. So setzt man dem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk beispielsweise Mittel zum Schutz vor Alterung, Farbstoffe oder Treibmittel zu, die das Volumen des Elastomers vergrößern.

Synthese von Nitrilkautschuk

Die Synthese von NBR erfolgt im Emulsionspolymerisations-Verfahren aus Acrylnitril und 1,3-Butadien. Dieses Verfahren zeichnet sich durch mehrere Vorteile aus:

• sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit
• einfache Reaktionsführung mit hohen Ausbeuten
• rasche Abführung der entstehenden Reaktionsenergie

Der Vernetzungsgrad und damit die physikalischen Eigenschaften des fertigen Acrylnitril-Butadien-Kautschuks lassen sich gezielt durch die gewählte Reaktionstemperatur beeinflussen. Eine Kaltpolymerisation bringt einen weniger stark vernetzten Kunststoff hervor als eine Warmpolymerisation.

Prinzipiell lassen sich zur Erzeugung von Nitrilkautschuk zwei verschiedene Verfahren anwenden:

• das diskontinuierliche Verfahren in Walzwerken und Innenmischern
• die kontinuierliche Synthese mithilfe eines Mischextruders
  
  

Welches Verfahren wird heute hauptsächlich eingesetzt?

Mittlerweile hat sich das Verfahren mit kontinuierlicher Zuführung der zu mischenden Stoffe durchgesetzt. Dies ermöglicht eine gleichbleibende Qualität und einen kostengünstigen Herstellungsprozess, da die warme Reaktionsmischung direkt aus einer Extrusionsdüse in die gewünschte Form gebracht wird.

Aufgrund seiner guten physikalischen Eigenschaften und seiner Beständigkeit gegenüber vielen Chemikalien findet Acrylnitril-Butadien-Kautschuk in vielen Industriezweigen breite Anwendung, beispielsweise als NBR Dichtungen oder Schlauchleitungen. Hierzu gehören:

• Forschung und Medizintechnik
• Automobilindustrie
• Lebensmittelindustrie
  
  

In der Forschung sorgt NBR für eine sichere und sterile Laborumgebung

NBR findet vor allem als sogenannte Nitrilkautschuk-Handschuhe im Medizin- und Laborbereich Verwendung. Im Gegensatz zu den klassischen Latexhandschuhen ist diese Schutzausrüstung auch für Allergiker gut verträglich.

Aufgrund seiner guten chemischen Beständigkeit dient NBR auch zur Herstellung von Dichtungen und Reagenzglas-Stopfen.

Ein bewährtes Material in der Automobilindustrie

Aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegenüber Kraft- und Schmierstoffen findet NBR im Fahrzeugbau und in der Motorentechnik vielfältigen Einsatz. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk als Naturkautschuk-Ersatz wird vorwiegend in der Automobilzulieferindustrie verwendet. Genutzt wird es als Dichtungsmaterial für O-Ringe, Membranen, Ventile, Kupplungen und Schläuche.

Aufgrund seiner thermischen und chemischen Beständigkeit wird NBR auch in der Lebensmittelindustrie verwendet

Aufgrund seiner physiologischen Unbedenklichkeit wird NBR als Schlauchmaterial in der Wasser-und Getränkeproduktion genutzt. Auch im Bereich der Lebensmittelherstellung wird NBR eingesetzt, beispielsweise für Transportbänder.

In folgenden Bereichen kommt Nitrilkautschuk außerdem zum Einsatz

Seine gute Abriebfestigkeit und sein geringer Druckverformungsrest machen NBR zu einem idealen Material für robuste Schuhsohlen.

Durch seine chemische Beständigkeit gegenüber Mineralölen findet NBR als Dichtung in hydraulischen und pneumatischen Systemen Verwendung. Ebenso lassen sich Rohrleitungs- und Schlauchsysteme von Biogasanlagen aus Nitrilkautschuk fertigen.

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk bietet aufgrund seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften einige Vorteile gegenüber anderen Kunststoffen:

• Eine hohe Temperaturbeständigkeit zeichnet NBR und EPDM/EPM aus. Deswegen findet NBR in Form von Dichtungen und Schläuchen in der Motorentechnik Verwendung.
• Die Resistenz gegenüber Mineralfetten ist bei CSM geringer als bei Nitrilkautschuk. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist hinsichtlich Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Mineralöle, Schmierfette sowie andere tierische und pflanzliche Öle und Fette vergleichbaren Materialien weit überlegen.
• Im Unterschied zu CR überzeugt NBR durch höhere chemische Beständigkeit. CR besitzt gegenüber Acrylnitril-Butadien-Kautschuk nur eine mittlere Beständigkeit gegen Mineralöle und -fette.
• NBR zeichnet sich durch höhere mechanische Elastizität als FPM/FKM aus.

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk wird bei Sattler vor allem zur Herstellung von Gummidichtungen für die Sanitär- und Automobilindustrie verwendet. Kommen Sie für ein individuelles Angebot gerne auf uns zu – wir finden die für Sie passende Lösung!