Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (Kurzzeichen EPDM, Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) ist ein terpolymeres Elastomer (Gummi) ein synthetischer Kautschuk. EPM (Ethylen-Propylen-Kautschuk) sowie EPDM gehören zu den statistischen Copolymeren mit gesättigtem Polymergerüst (nach DIN-Bezeichnung: M-Gruppe; im Gegensatz dazu gehören Kautschuke mit ungesättigter Kohlenwasserstoffkette zur R-Gruppe, wie z. B. Natur-Kautschuk NR, Styrol-Butadien-Kautschuk SBR).
Die Herstellung erfolgt mit Metallocen oder Ziegler-Natta-Katalysatoren auf Basis von Vanadium-Verbindungen und Aluminium-Alkyl-Chloriden. Als Dien werden unkonjugierte Diene eingesetzt, von denen lediglich eine Doppelbindung an der Polymerkettenbildung beteiligt ist, so dass weitere Doppelbindungen außerhalb des direkten Kettengerüsts verbleiben und im Gegensatz zu EPM auch mit Schwefel vulkanisiert werden können, während EPM nur peroxid-vernetzt werden kann. Als Dien-Komponente werden Dicyclopentadien (DCP), 1,4-Hexadien oder Ethylidennorbornen (ENB, IUPAC: 5-Ethyliden-2-norbornen) eingesetzt. Die Diene unterscheiden sich bezüglich der Vernetzungsgeschwindigkeit. DCP hat die niedrigste, ENB die höchste Reaktivität. Bezüglich der Kosten ist die Reihenfolge umgedreht.
Eigenschaften und Verwendung
Die gesättigte Gerüststruktur führt zu Eigenschaften wie z. B. hoher Wetter- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, und Ozonresistenz sowie hoher thermischer Beständigkeit. Es wird wegen seiner hohen Elastizität und guten chemischen Beständigkeit unter anderem für verschiedene Dichtungen wie z. B. O-Ringe bei Gleitringdichtungen oder auch Flachdichtungen verwendet. EPDM ist ein gängiger Werkstoff für Schläuche, welche für Dampf oder Heißwasser verwendet werden.
Aus EPDM werden weiterhin besonders hochwertige Flachdach- und Bauwerkabdichtungsbahnen hergestellt. Besondere Varianten sind hierbei mit Bitumen oder Vlies beschichtete EPDM-Dichtungsbahnen. Absorbermatten zur Schwimmbaderwärmung werden aus EPDM gefertigt. Diese sind UV- und witterungsbeständig, begehbar und in gefülltem Zustand frostsicher. Aus EPDM gefertigte Absorbermatten sind gegen chlorhaltiges Wasser resistent. Auch hochwertige Teichfolie wird aus EPDM hergestellt. Sie ist für diesen Einsatzzweck besonders geeignet, da sie auch bei Kälte hochflexibel, UV-beständig und langlebig ist.
Handelsübliche EPDM-Kautschuktypen
Handelsübliche EPDM-Kautschuke haben einen Ethylen-Gehalt von 45–75 Gew.%. Polymere mit niedrigem Ethylengehalt (45–55 Gew.%) sind amorph und haben die beste Kälteflexibilität. Mit steigendem Gehalt an Ethylen nimmt die Kristallinität zu (reines lineares Polyethylen ist hochkristallin). Ein EPDM mit mittlerem Ethylengehalt (55–65 Gew.%) ist teilkristallin. Terpolymere über 65 Gew.% Ethylen haben größere kristalline Bereiche und verhalten sich daher wie thermoplastische Elastomere; diese haben bereits im unvernetzten Zustand eine hohe Reißfestigkeit.
Der Dien-Gehalt kommerzieller Produkte liegt zwischen 2–12 Gew.%, entsprechend einem Anteil von 3–16 Doppelbindungen pro 1000 C-Atome. Ein höherer Dien-Gehalt bewirkt eine höhere Vernetzungsgeschwindigkeit, höhere Festigkeiten und geringere bleibende Verformung. Die Alterungs-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit nimmt dagegen mit steigendem Dien-Gehalt ab.
Weiterführende Literatur
- Röthemeyer, Sommer: Kautschuktechnologie, S. 122–136, Carl Hanser Verlag