Chloropren-Kautschuk (CR)

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03.08.2022

 

Chloropren-Kautschuk ist ein Werkstoff, der viele günstige Eigenschaften vereint. Hierzu zählen beispielsweise gute statische und dynamische Mechanik-Eigenschaften, eine ordentliche Wärme-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit sowie eine durchschnittliche Ölbeständigkeit.

Insofern zählte Chloropren für lange Zeit zu den bedeutendsten Synthesekautschuken. Heutzutage wird Chloropren in vielen Anwendungen von Kautschuken ersetzt, die hinsichtlich spezieller, gezielter Eigenschaften besser Werte aufweisen.

Chloropren-Mischungen sind vielen auch unter der Bezeichnung Neopren® bekannt, unter welcher sie von DuPont vertrieben werden.

Aufgrund seines interessanten Eigenschaftsbilds und seiner immer noch großen Verbreitung möchten wir im folgenden Blogbeitrag näher auf den Werkstoff Chloropren eingehen, erläutern, warum die Bezeichnung Chloropren chemisch nicht ganz korrekt ist und beschreiben seine mechanischen Charakteristiken sowie seine thermische und chemische Beständigkeit im Detail.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts stieg der Bedarf an Kautschuk insbesondere durch die Entwicklung im Automobilbereich stark an, was insbesondere die Forschung an Synthesekautschuken förderte. Die US-amerikanische Firma DuPont entdeckte zu diesem Zeitpunkt die Polymerisation von 2-Chlor-1,3-Butadien (Chloropren) und konnte somit ein neues Elastomer entwickeln. Weiterentwicklungen führten 1935 zu der Herstellung von Polychloropren, das seither von DuDont unter dem Markennamen Neopren® vertrieben wird.

Chloropren-Kautschuk (CR) ist somit ein Überbegriff für Gummi-Mischungen, die als Basis Chloropren (2-Chlor-1,3-Butadien) als Monomer haben. Der Einfachheit halber wird Chloropren-Kautschuk (bzw. entsprechende Mischungen) daher auch häufig kurz als Chloropren bezeichnet, was demnach chemisch nicht ganz korrekt ist.

Chloropren-Kautschuk kann mithilfe von Schwefelverbindungen vernetzt werden sowie vor allem durch Metalloxide (Magnesiumoxid oder Zinkoxid) oder Peroxide. 

Mechanische Eigenschaften von Chloropren-Kautschuk

Vulkanisate bzw. Fertigteile aus Chloropren-Kautschuk zeichnen sich in der Regel durch sehr gute mechanische Werte aus. Die Reißfestigkeit ist generell ziemlich hoch und liegt nur leicht unterhalb der enormen Reißfestigkeit von Naturkautschuk. Hinsichtlich des Weiterreißwiderstands sind die Werte sogar mit Naturkautschuk vergleichbar. Werden Chloropren-Mischungen mit Schwefel modifiziert, nimmt der Weiterreißwiderstand sogar noch zu. Auch sind dann positive Auswirkungen bei dynamischen Anwendungen zu erwarten. Die Integration von flexiblen Schwefelgruppen in die Polymerkette führt zu einer Verbesserung der dynamischen Eigenschaften. Die dynamischen Eigenschaften von Chloropren-Kautschuk sind so oder so aber sehr ordentlich.

Der Druckverformungsrest von Chloropren ist stark abhängig vom Vernetzungssystem und vom jeweiligen Mischungsaufbau. Es lassen sich durchaus Chloropren-Mischungen erstellen, die gute Druckverformungsrest-Werte erzielen.

Chloropren-Kautschuk zeigt eine gute Haftung zu metallischen Trägern und eignet sich somit gut für Fertigteile, bei denen eine Gummi-Metall-Verbindung erforderlich ist.

Mischungen aus Chloropren-Kautschuk können auf Härten zwischen 20 Shore A und 90 Shore A eingestellt werden.

Thermische Eigenschaften von Chloropren-Kautschuk

Insgesamt kann die Temperaturbeständigkeit von Chloropren als gut bezeichnet werden.

Die Wärmebeständigkeit von Fertigteilen aus Chloropren-Kautschuk ist im Vergleich zu Artikeln aus anderen Dien-Kautschuken gut. Im Dauereinsatz (über 1.000 Stunden) liegt die Wärmebeständigkeit bei etwa 100 °C. Kurzzeitig können Formteile aus Chloropren auch Temperaturen bis 120 °C ausgesetzt werden. Dabei ist zu beachten, dass die Härte der Fertigteile bei höheren Temperaturen in Verbindung mit Luftsauerstoff deutlich zunehmen kann.

Bei Anwendungen mit höheren Anforderungen an die Hitzebeständigkeit sollte auf andere Elastomere zurückgegriffen werden.

Die Kältebeständigkeit von Chloropren liegt bei etwa -40 °C. Durch die Verwendung von synthetischen Weichmachern kann die Kälteflexibilität noch etwas verbessert werden.

Medienbeständigkeit von Chloropren-Kautschuk

Eine besondere Stärke von Chloropren-Kautschuk ist seine hohe Flammwidrigkeit. Fertigteile aus Chloropren brennen zwar, wenn sie einer direkten Flamme ausgesetzt sind, erlöschen aber gleichzeitig auch, sobald die Flamme entfernt wird. Chloropren-Kautschuk gilt somit als selbstlöschender Gummi. Aufgrund seines Halogengehalts sind Artikel aus Chloropren-Kautschuk allerdings wenig geeignet für den Einsatz elektrischer Isolierungen. Die gute Flammwidrigkeit erlaubt jedoch die Verarbeitung zu bzw. den Einsatz als Kabelmäntel oder Kabelschläuche.

Die Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit von Chloropren ist ebenfalls gut und beispielsweise besser als bei NBR, jedoch etwas schwächer als bei EPDM oder Silikon. Insbesondere bei dynamischer Belastung sind Formteile aus Chloropren anderen Elastomeren aber überlegen.

Gegenüber Wasser besteht eine gute Beständigkeit. Gleiches gilt für Säuren und Laugen.

Chloropren-Kautschuk weist allgemein eine mittelmäßige Ölbeständigkeit auf. Gut ist diese beispielsweise gegenüber Silikonölen und -fetten sowie paraffinischen Mineralölen mit niedrigen VAI / hohem Anilinpunkt wie ASTM-Öl 1. Durchschnittlich ist die Beständigkeit hingegen bei ASTM-Öl 2, also naphtenischen Mineralölen mit hohem VAI / niedrigem Anilinpunkt.

Bei Kohlenwasserstoffen ist die Beständigkeit von Chloropren mittelmäßig, wenn diese niedermolekular aliphatisch sind. Keine Beständigkeit herrscht hingegen gegenüber aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Benzol und Trichlorehtylen.

Unzureichende Beständigkeit, die zu einer starken Quellung der Gummiteile aus Chloropren führt, besteht gegenüber typischen Lösungsmitteln wie Aceton oder Essigsäurethylester sowie Ester und Ketonen.

Anwendungsbereiche von Chloropren-Kautschuk

Gummiteile aus Chloropren werden heutzutage vor allem dort eingesetzt, wo eine hohe Flammwidrigkeit sowie eine gute Witterungs- und Alterungsbeständigkeit erforderlich ist.

Das generelle Eigenschaftsbild von Chloropren-Kautschuk führt im technischen Bereich zum Beispiel zu einem Einsatz als Schläuche, Riemen, Walzenbeläge, Kabelummantelungen oder Transportbänder. Auch werden Dichtungen aus Chloropren für verschiedene Anwendungen in Industrie, Bau oder KfZ hergestellt.

Die guten dynamischen Eigenschaften sowie eine ordentliche Chemikalienbeständigkeit ermöglichen zudem den Einsatz von Chloropren zur Fertigung von Membranen.

Anzutreffen ist Chloropren auch im Bereich Sport- und Taucherbekleidung, wobei hier insbesondere der Handelsname Neopren® bekannt ist.  

In einigen Bereichen wie zum Beispiel Profildichtungen für Fenster wurde Chloropren-Kautschuk von EPDM abgelöst.

Zu einem großen Teil wird Chloropren-Kautschuk zur Herstellung technischer Gummiteile verwendet, dient aber aufgrund seiner ausgeprägten Neigung zur Kristallisation gerne auch als Basis für Kleb-, Haft- und Isolierstoffe.

Übersicht über die Eigenschaften von Chloropren-Kautschuk

Abschließend soll noch eine zusammenfassende Übersicht über die Eigenschaften von Chloropren-Kautschuk gegeben werden.

Es ist zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um eine generelle Orientierungshilfe handelt und die Darstellung nicht für endgültige Entscheidungen herangezogen werden sollte. Durch gezielten Rezepturaufbau können die einzelnen Eigenschaften von Mischungen positiv wie negativ beeinflusst werden und so von der Darstellung abweichen.

Die Bewertung reicht dabei von ☆☆☆☆☆ (unzureichend) bis ★★★★★ (sehr gut).

 Mechanische Eigenschaften:  
 Härtebereich:  20 Shore A bis 90 Shore A
 Reißfestigkeit (Zugfestigkeit):  ★★★★☆
 Reißdehnung (Bruchdehnung):  ★★★★☆
 Weiterreißwiderstand:  ★★★★☆
 Druckverformungsrest bei Hitze:  ★★☆☆☆
 Druckverformungsrest bei Kälte:  ★★☆☆☆
 Rückprallelastizität:  ★★★☆☆
 Abriebwiderstand:  ★★★☆☆
 Thermische Eigenschaften:  
 Kälteflexibilität:   ★★★☆☆
 Hitzebeständigkeit:  ★★☆☆☆
 (Chemische) Beständigkeit:  
 Benzin:  ★★★☆☆
 Mineralöl (bei 100° C):  ★★★☆☆
 Säuren:  ★★★★☆
 Laugen:  ★★★★☆
 Wasser (bei 100° C):  ★★★☆☆
 Witterung und Ozon:  ★★★★☆
 UV/Licht:  ★★★☆☆

Sollten Sie weitere detaillierte Informationen zu den Eigenschaften und der chemischen Beständigkeit benötigen oder Fragen hinsichtlich einer bestimmten Anwendung haben, nehme Sie gerne jederzeit Kontakt zu uns auf.  

Wenn Sie noch Fragen zu diesem Blogpost haben oder möchten, dass demnächst ein bestimmtes Themengebiet rund um Elastomere behandelt wird, melden Sie sich gerne bei uns per E-Mail unter info@hepako.de   

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