Grundlegende Definition :
Das erste Elastomer, das es gab, war Gummi. Es stammt von dem indischen Wort “ cahutchu “ ab, das „weinendes Holz“ bedeutet.
Elastomere sind natürlich vorkommende oder synthetische Polymere mit elastischen Eigenschaften, was bedeutet, dass sie sich unter Belastung stark verformen können, aber nach dem Abbau der Belastung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, die in der Regel steifer sind, weisen Elastomere eine hohe Elastizität und eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Absorption von Stößen und Vibrationen auf.
Molekularstruktur :
Die Molekularstruktur von Elastomeren besteht aus flexiblen Polymerketten, die miteinander verwoben sind. Diese einzigartige Konfiguration ermöglicht es Elastomeren, sich unter Belastung reversibel zu verformen und zu falten und nach dem Aufheben der Belastung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Dies verleiht ihnen ihre charakteristische elastische Eigenschaft.
Elastomertypen :
Es gibt verschiedene Arten von Elastomeren, die jeweils spezifische Eigenschaften aufweisen, die für bestimmte Anwendungen geeignet sind. Zu den gebräuchlichsten synthetischen Elastomeren gehören Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und Fluorelastomerkautschuk. Jedes dieser Materialien bietet einzigartige Eigenschaften wie chemische Beständigkeit, Beständigkeit gegen extreme Temperaturen und Haltbarkeit, … wodurch sie für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind, von Dichtungen, Sportartikeln bis hin zu medizinischen Produkten. Einige Elastomere sind für :
- eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen (gemäß DIN ISO 4649-A)
- schnittfest (ideal für die Herstellung von z.B. Förderketten)
- für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sein
- von einem Spielzeugstandard profitieren
- feuerfest sein
- im medizinischen Bereich verwendet werden
Es gibt 2 große Kategorien von Elastomeren:
- Thermoplastische Elastomere
- Duroplastische Elastomere
THERMOPLASTISCHE ELASTOMERE
Alle TPEs bestehen aus harten und weichen Segmenten.
Die thermoplastischen Elastomere können sein :
- Copolymere
- Terpolymere
Physikalische Polymermischungen (üblicherweise ein Kunststoff und ein Gummi), die aus Materialien bestehen, die sowohl thermoplastische als auch elastomere Eigenschaften haben.
Thermoplaste können wiederverwertet werden und müssen nicht vernetzt oder vulkanisiert werden wie wärmehärtende Elastomere.
WÄRMEHÄRTENDE ELASTOMERE
Er wird durch die Vernetzung von zwei Komponenten hergestellt, die unter Hitzeeinwirkung in Gegenwart von Reagenzien (Katalysator und Polymerisationsbeschleuniger) reagieren.
Die gebildete dreidimensionale Struktur (Netzwerk) ist stabil und hat eine höhere thermomechanische und chemische Beständigkeit als Thermoplaste.
Die Umwandlung eines duroplastischen Elastomers ist irreversibel: es wird unschmelzbar und nicht wiederverwertbar.
Herstellung und Anwendungen :
Elastomere werden durch ähnliche Polymerisationsprozesse wie andere Polymere hergestellt, aber sie durchlaufen in der Regel einen Vulkanisationsschritt, um ihre physikalischen Eigenschaften zu verbessern. Einmal geformt, werden Elastomere in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt:
- Automobilindustrie: Türdichtungen, Teile des Innenraums, Verkabelung
- Bau und Industrie: Dichtungsteile, Rohrleitungen, Werkzeuge, Schutzausrüstung
- Schläuche und Flüssigkeitstransport: Dichtungen, Duschschläuche,
- Elektrizität: Kabelummantelung, Ladekabel,
- Verbrauchsgüter: Haushaltsgeräte, Zahnbürsten, Griffe von Utensilien, …
- Sport und Freizeit: Schuhsohlen, Sport- und Wellnessausrüstungen,
- Verpackung und Schutz: weiche Smartphone-Hülle, weiche Schutzteile, elastische Teile, …
Verarbeitung von Elastomeren
- Verarbeitung eines wärmehärtenden Elastomers :
- Kalt mischen und homogenisieren (ca. 30°C)
- Einspritzung/Extrusion/Kompression, …
- Vernetzung durch Brennen (ca. 170°C, 10 min)
- Verarbeitung eines thermoplastischen Elastomers :
- Erhitzen und Kneten (Plastifizierung)
- Injektion/Extrusion
- Kühlung.
Härtebereiche
Elastomere zeichnen sich zunächst durch ihre Oberflächenhärte aus, die mit verschiedenen Methoden gemessen werden kann (Shore-Härte, Vickers (HV), Brinell (HB), Rockwell (HR), …).
Sie basiert hauptsächlich auf 2 Skalen: Shore A und Shore D.
Vorteile und Bedeutung :
Elastomere bieten eine einzigartige Kombination aus Flexibilität, Elastizität und Haltbarkeit, was sie zu wertvollen Materialien in vielen Branchen macht. Ihre Fähigkeit, Stöße und Vibrationen zu absorbieren, macht sie unentbehrlich für Anwendungen, bei denen Sicherheit und Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen, während ihre Anpassungsfähigkeit sie zu vielseitigen Materialien für eine Vielzahl von Produkten und Komponenten macht.
Schlussfolgerung :
Elastomere spielen eine wesentliche Rolle in unserem täglichen Leben und in vielen Industrien. Ob für Automobilprodukte, medizinische Geräte oder industrielle Anwendungen, Elastomere werden auch in Zukunft eine entscheidende Rolle in unserer modernen und dynamischen Welt spielen.
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