Als EPDM (kurz für Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) bezeichnet man eine Stoffklasse hochwertiger Kunststoffe bzw. synthetischer Kautschuke. EPDM zeichnet sich durch eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber vielerlei äußeren Einflüssen aus. Er findet vor allem als witterungsbeständige Abdichtfolie sein Einsatzgebiet, wird aber auch zur Herstellung von Dämmplatten, Schläuchen, Dichtungen und Füllmaterial verwendet.

EPDM Definition

Bei einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk handelt es sich um ein Polymer, das aus folgenden Makromolekülen besteht:

  • Ethen (auch: Ethylen), einem ungesättigten Kohlenwasserstoff aus der Erdölindustrie
  • Propen (auch: Propylen), einem farblosen brennbaren Gas, das ebenfalls aus der Erdölverarbeitung stammt, sowie
  • einem weiteren Dien, also einer organischen Verbindung mit zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.

Die Auswahl des Diens und das Mengenverhältnis der einzelnen chemischen Bausteine (Monomere) erlauben es, die Eigenschaften von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gezielt zu beeinflussen.

EPDM Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften von EPDM

Zur Synthese von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk lässt sich prinzipiell eine Vielzahl von monomeren Dienen verwenden. Dies hat zur Folge, dass sich die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs je nach Ausgangsstoffen und beabsichtigter Verwendung unterscheiden. Die Eigenschaften spezieller Kautschuke können mitunter deutlich abweichen.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gehört damit zu den Kunststoffen mit relativ hoher Dichte. Im Regelfall beträgt sie bis zu 1,4 g/cm³, variiert jedoch in Abhängigkeit der verwendeten Monomere.

Mechanische Eigenschaften von EPDM

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk verfügt über eine hohe Elastizität. Die folgende Liste gibt eine kompakte Übersicht über die wichtigsten mechanischen Eigenschaften.

  • variable Zugfestigkeit – 3,5 MPa bis 12 MPa
  • mittlere Reißdehnung – bis 550 %
  • mäßige Rückprallelastizität – bis 45 %
  • variable Shore-Härte A – 25° bis 80°

Chemische Eigenschaften von EPDM

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke zeichnen sich durch eine hohe Beständigkeit gegenüber den meisten Chemikalien aus. So ist das Elastomer unempfindlich gegen Alkohole, Ketone und Ester sowie Säuren und Laugen. Lediglich Fette und Mineralöle greifen den Kunststoff an.

Auch gegen Witterungseinflüsse, Ozon und UV-Strahlung ist EPDM beständig.

Thermische Eigenschaften von EPDM

Aufgrund seines chemischen Aufbaus hat Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eine sehr große Temperaturbeständigkeit. Deshalb erstreckt sich der Einsatztemperaturbereich des Elastomers von -60 °C bis +160 °C. Damit ist der Kunststoff auch gegen Wasserdampf und heißes Wasser widerstandsfähig.

EPDM Herstellung

Für die Herstellung von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gibt es zwei Verfahrenswege:

  • Synthese mittels Ziegler-Natta-Katalysatoren, d. h. mit metallorganischen Mischkatalysatoren, die aus Magnesiumchlorid, Titantetrachlorid, Triethylaluminium sowie internen und externen Donoren hergestellt werden.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht in der Synthese mit Metallocenen.

In beiden Fällen werden unkonjugierte Diene eingesetzt, die freie Doppelbindungen an den Seitenketten des Polymers ermöglichen. Hierdurch ist eine spätere Vulkanisierung sowohl mit Peroxidverbindungen als auch mit Schwefel möglich.

EPDM Verarbeitung

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk lässt sich hervorragend in Rollen verarbeiten.
Mit sich selbst bzw. mit anderen Werkstoffen verbinden lässt sich EPDM wie folgt mittels

  • Heißluftverschweißung, also die thermische Verbindung überlappender EPDM-Bahnen, die mit einem Heißluftgebläse zunächst erweicht und anschließend verschmolzen werden.
  • Aufvulkanisierung mithilfe spezieller Nahtbänder, also die Befestigung von EPDM auf Metallen.
  • Klebstoff oder Klebeband für EPDM-Folien zum Verkleben der Folien miteinander bzw. zum Verkleben mit anderen Werkstoffen wie Metall, Holz und Beton; allerdings lässt sich EPDM aufgrund des molekularen Aufbaus vergleichsweise schlecht mit anderen Bauteilen verkleben.

EPDM Verwendung

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gehört zu den vielseitigsten Elastomeren, die derzeit am Markt erhältlich sind. Seine Unempfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen, UV-Strahlung und großen Temperaturschwankungen ermöglicht ein breites Einsatzspektrum im Haus- und Gartenbau, in der Automobilindustrie, in der Formteilfertigung und im Handwerk.

EPDM im Haus- und Gartenbau

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk wird bevorzugt für großflächige Abdichtungen oder Dämmungen in Haus und Garten verwendet:

  • Dachfolie: Dank der äußerst guten Witterungs- und Ozonbeständigkeit wird EPDM gern zur großflächigen Abdichtung von Dächern eingesetzt; die Rollen werden dabei vor Ort thermisch verklebt.
  • Teichfolie: Seine gute Beständigkeit gegenüber Wasser und seine gute Formbarkeit machen Folien aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk zur ersten Wahl beim Bau hochwertiger Gartenteiche. Dabei erfolgt die großflächige Verklebung der Bahnen zumeist nicht durch Hitze, sondern mittels spezieller Klebstoffe.
  • Dämmplatten: Platten aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eignen sich zur Vibrationsdämpfung oder als Fallschutz unter Spielgeräten im Außenbereich.

Zudem können Schläuche und Dichtungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk überall da zum Einsatz kommen, wo keine Gefahr durch Mineralöle und Schmierstoffe besteht:

  • Wasserleitungen im Außenbereich – Schläuche aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk garantieren gute Druckfestigkeit und Witterungsbeständigkeit sowie eine lange Lebensdauer.
  • Dichtungen in Wasserhähnen und Schlauchanschlussstücken.
  • Türabdichtungen in Innen- und Außenräumen – Bänder aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk bieten gute Formbarkeit und hohe Witterungsbeständigkeit.
  • Bauprofile im Fassadenbau.

EPDM in der Automobilindustrie

Tür- und Fugenabdichtungen aus EPDM kommen nicht nur in Gebäuden, sondern auch in der Automobilindustrie zum Einsatz.

EPDM in der Sportgeräteindustrie

Granulat aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eignet sich als Füllmaterial für Boxsäcke und andere Sportgeräte, die bei vergleichsweise geringem Volumen ein hohes Gewicht aufweisen müssen.

EPDM im Vergleich zu ähnlichen Materialien

Neben Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gibt es eine Reihe weiterer hochwertiger Elastomere für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke. Zu den bekanntesten gehören:

  • NBR – Butadien-Acrylnitril-Kautschuk (Nitrile Butadiene Rubber),
  • Viton – Warenbezeichnung für Fluorelastomere,
  • SBR – Styrol-Butadien-Kautschuk (Styrene Butadiene Rubber).

Jeder dieser Kunststoffe weist sehr spezifische Eigenschaften auf, weshalb vor dem Einsatz genau abzuwägen ist, welches Elastomer für den jeweiligen Zweck am besten geeignet ist.

EPDM vs. NBR

Acryl-Butadien-Kautschuk (NBR) zeichnet sich durch eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber Schmierölen aus, während eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Kraftstoffen nur durch spezielle Beimischungen erreicht werden kann. Auch gegenüber polaren Lösungsmitteln wie Säuren und Laugen ist NBR nicht beständig. Daher wird NBR in der Regel dann verwendet, wenn der Werkstoff in dauerndem Kontakt mit Öl und anderen Fetten auf Mineralölbasis steht.

Die Kältebeständigkeit des Elastomers lässt sich durch bestimmte Zusätze beeinflussen, jedoch ist die Witterungs- und Ozonbeständigkeit von NBR vergleichsweise gering. Im Außenbereich ist Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk daher die deutlich bessere Wahl.

EPDM vs. Viton

Viton ist der Handelsname eines sehr vielseitigen Kunststoffes aus dem Hause DuPont. Er gehört zur Klasse der Fluorelastomere, wie sie unter anderem Namen von verschiedenen Herstellern vertrieben werden. Im Gegensatz zu Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk sind diese Elastomere unbeständig gegenüber heißem Wasser, Wasserdampf und polaren Lösungsmitteln wie Säuren und Laugen.

Damit sind Schläuche aus Viton auch ungeeignet für die meisten Bremsflüssigkeiten von Kraftfahrzeugen. Allerdings zeichnet sich Viton gegenüber Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk durch eine große Beständigkeit gegenüber Mineralölen, Kraft- und Schmierstoffen aus.
Die Ozon- und die Witterungsbeständigkeit von Viton sind mit der von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk vergleichbar.

EPDM vs. SBR

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) ist eine weit verbreitete und preiswerte Alternative zu Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, die besonders für die Verwendung in Innenräumen geeignet ist. Die Witterungs- und Ozonbeständigkeit von SBR sind im direkten Vergleich mit Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk deutlich schlechter, die Temperaturbeständigkeit hingegen ist in etwa ähnlich. Allerdings weist SBR eine sehr geringe Flammbeständigkeit auf.

Wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist auch SBR beständig gegenüber den meisten polaren Lösungsmitteln, wie Säuren, Laugen und Wasser, aber unbeständig gegenüber Mineralölen und Fetten.
Wenn das volle Leistungspotenzial von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk nicht unbedingt erforderlich ist, kann SBR unter Umständen eine preisgünstige Alternative darstellen.

Quellen

  • Eyerer, Peter; Hirth, Thomas; Elsner, Peter (Hrsg.): Polymer Engineering. Technologien und Praxis. Berlin u. a., Springer Science & Business Media, 2008
  • Baumann, Werner; Ismeier, Monika: Kautschuk und Gummi. Daten und Fakten zum Umweltschutz, Band 1, Berlin u. a., Springer Verlag, 1998
  • Gräfen, Hubert (Hrsg.): VDI-Lexikon Werkstofftechnik. Berichtigter Nachdruck; ; VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik; Springer Verlag; 2013