Epichlorhydrin-Kautschuk

Epichlorhydrin-Kautschuk, kurz ECO, ist der Oberbegriff für Copolymerisate aus Epichlorhydrin und Ethylenoxid. Die Vernetzung dieser Compounds erfolgt mithilfe von Metalloxiden oder Metallsalzen unter Zugabe von Diaminen beziehungsweise Ethylenthioharnstoff. Um gezielte Materialeigenschaften zu erzielen, sind Verschnitte zwischen ECO und Polychlormethyloxiran (CO) üblich. Eher selten sind Blends mit anderen Kautschuken.

Epichlorhydrin-Kautschuk erfordert relativ lange Vulkanisationszeiten. Meist ist ein Tempern der Vulkanisate nötig. Während der Vulkanisation können sich geringe Mengen Salzsäure abspalten. Hieraus kann eine Korrosion der Werkzeugformen resultieren. Eine Vulkanisation mit Peroxiden oder Schwefel ist bei diesem Kautschuktyp nicht möglich.

Die größten Vorteile von ECO liegen in seiner Tieftemperatur-Flexibilität, seiner guten Mineralöl- und Ozonbeständigkeit, der Säure- und Basenfestigkeit sowie der geringen Gasdurchlässigkeit.

Elastomere aus ECO kommen dort zum Einsatz, wo eine gute Mineralöl- oder Kraftstoffbeständigkeit in Verbindung mit guter Hitzebeständigkeit und/oder guter Kälteflexibilität benötigt wird. Zu den wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten zählen Schläuche wie Öl- und Kraftstoffschläuche, Membranen, Walzenbezüge, Textilgummierungen sowie technische witterungsbelastete Erzeugnisse.

Arten von Epichlorhydrin-Kautschuk

Epichlorhydrin-Kautschuke werden grundsätzlich in drei Typen unterschieden:

  • in Lösung hergestellte Homopolymere des Epichlorhydrins (CO),
  • Copolymere aus Epichlorhydrin und Ethylenoxid (ECO) und
  • Terpolymere aus Epichlorhydrin, Ethylenoxid und einem Dien mit seitenständiger Doppelbindung (ETER).

Bei allen drei Varianten handelt es sich um gesättigte Kautschuke. Das gilt auch für ETER, da sich die Doppelbindung des Diens nicht in der Haupt-, sondern in der Seitengruppe befindet. Um anwendungsspezifisch günstige Eigenschaftskombinationen zu erzielen, zum Beispiel für Schläuche und Membranen, können alle drei Grundtypen miteinander verschnitten werden. CO-ECO-Blends stellen hierbei den Hauptanteil dar.

CO ist am wärmebeständigsten und besitzt die höchste Widerstandsfähigkeit gegen Ozon und Witterungseinflüsse. Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk ist am kältebeständigsten, wobei es bis kurz vor dem Verspröden elastisch bleibt. ETER lässt sich mit Schwefel und Beschleunigern vulkanisieren und damit im Vulkanisationsverlauf optimal auf das Verarbeitungsverfahren abstimmen. Dadurch wird die Neigung zur Formverschmutzung geringer. Allerdings ist die Wärmebeständigkeit gegenüber ECO niedriger und die Kriechneigung deutlich höher.

Eigenschaften der Epichlorhydrin-Kautschuke

Hinsichtlich ihrer Eigenschaften sind Epichlorhydrin-Kautschuke mit Polyacryl-Kautschuken vergleichbar. Sie sind beständig gegen Treibstoffe und heiße Öle und hinreichend resistent gegenüber methanolhaltigen Kraftstoffen. CO- und ECO-Elastomere besitzen eine ähnliche Quellbeständigkeit wie Acrylatkautschuk (ACM) oder Nitrilkautschuk (NBR), weisen jedoch eine bessere Kälteflexibilität auf. Die Gasdichte ist ähnlich der von Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR), die Flammwidrigkeit gleicht der von Chloropren-Kautschuk (CR). Sehr gut sind die Witterungs- und die Ozonbeständigkeit sowie das Dämpfungsverhalten.

Spezifische Eigenschaften von ECO:

  • hervorragende Gasdichte und Ozonbeständigkeit,
  • gute Witterungsbeständigkeit,
  • Säure- und Basenfestigkeit,
  • ausgezeichnete Tieftemperatur-Flexibilität,
  • gute Beständigkeit gegen Öle, Fette, Kraftstoffe und Wasser,
  • schwer entflammbar,
  • elektrisch leitend,
  • gute Alterungsbeständigkeit,
  • verwendbar von -40 bis +135 °C.

Vernetzung von Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk

Anders als Thermoplaste werden Elastomere üblicherweise durch Vernetzung roher Kautschuke hergestellt. Durch Vernetzung der Molekülketten erhält das Material seine endgültigen elastischen Eigenschaften.

Hinsichtlich der Vernetzung unterscheidet sich ECO von anderen Kautschuk-Mischungen. Bei diesem Material ist eine Vulkanisation mit Schwefel oder Peroxiden nicht möglich, weshalb Metallsalze oder Metalloxide in Kombination mit Ethylenthioharnstoff (ETU) oder Diaminen als Vernetzer zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist, wie bei allen chlorhaltigen Polymeren, die Stabilisierung über Säureakzeptoren im Vernetzungssystem notwendig. Die Vulkanisate benötigen verhältnismäßig lange Vulkanisationszeiten und müssen zum Teil getempert werden.

Gefahrstofffreie ECO-Mischungen für den Automotive-Bereich

Aus Gründen des Umwelt- und Gesundheitsschutzes dürfen Epichlorhydrin-Kautschuk-Mischungen mit ETU- oder bleihaltigen Vernetzungssystemen nicht mehr im Automobilbau und nur noch eingeschränkt für andere Industrieanwendungen eingesetzt werden. Deshalb kommen hierfür Blei- und ETU-freie Vulkanisationssysteme auf Basis spezieller Materialien zum Einsatz. Hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, der Wärmebeständigkeit und ihrer Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen erreichen diese Compounds ein gleiches oder ähnliches Niveau wie Mischungen mit Blei- oder ETU-Vernetzungssystemen. Zum Teil übertreffen die Vulkanisate sogar die Eigenschaften von "Standard-Epichlorhydrin-Kautschuk".

Durch die Verwendung spezieller Verzögerer konnte die Lagerstabilität der umweltfreundlichen Produkte auf mehr als sechs Wochen ausgedehnt werden. Hinsichtlich der Material- und Herstellerkosten liegen die neuen Mischungen auf dem Niveau ihrer Blei- und ETU-haltigen Pendants.

Verwendungsmöglichkeiten für Epichlorhydrin-Kautschuk

Epichlorhydrin-Elastomere werden in Bereichen verwendet, in denen eine gute Kraftstoff- und Mineralölbeständigkeit bei gleichzeitig hoher Hitzebeständigkeit und Kälteflexibilität gefordert sind. Das Hauptanwendungsgebiet dieser Werkstoffe liegt in der Kraftfahrzeugindustrie.

Anders als Thermoplaste, die als Innenraumteile wie Instrumententafeln, Sitzschalen, Knöpfe und Hebel im Sichtfeld von Fahrern und Insassen zum Einsatz kommen, leisten die ECO-Bauteile ihren Dienst in eher versteckten Bereichen. So finden die Vulkanisate zum Beispiel in Form von Membranen, Schlauchseelen für Kraftstoffsysteme und wärmebeständigen Dämpfungselementen Verwendung. Trotz ihres höheren Preises ist es ihnen gelungen, NBR aus einigen Anwendungsgebieten zu verdrängen.

Darüber hinaus werden ECO-Vulkanisate für Walzenartikel, Textilgummierungen und Formartikel eingesetzt.

Rolf Müller
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