Elastomere

Von der Masse zur Klasse

Elastomere sind langkettige Polymere, die im unvernetzten Zustand thermoplastische Eigenschaften besitzen. Sie werden mit steigender Temperatur weich und sind somit extrudierbar. Erst durch Vulkanisation (Vernetzung) wird eine eng- oder weitmaschige Struktur ausgebildet. Die Vernetzung erfolgt je nach Material durch halogenfreie Peroxide oder mittels Strahlenvernetzung. Dadurch erhalten Elastomere viele zusätzliche Qualitäten, wie eine hohe Temperaturstabilität, Flexibilität und gute mechanische Beständigkeit, selbst bei sehr niedrigen Temperaturen. Aufgrund ihrer hohen Elastizität finden Elastomere nach Zug- und Druckbelastung in ihre ursprüngliche Form zurück.

So werden Elastomere verwendet für:

Kabel und Leitungen für die Medizintechnik
Militär-Leitungen (Marine/ Luftwaffe)
Heizleitungen

Kurzzeichen	Chemische Bezeichnung	VDE Bez.	Dauerbetriebs-temperatur 3000h [°C]	Dauerbetriebs-temperatur 20.000h [°C]	Schmelzbereich [°C]	Zugfestigkeit [Mpa]	Dehnung [%]	Härte	Spez. Durchgangswiderstand bei 20°C	Durchschlags-festigkeit	Dielektrizitätszahl bei 1MHz, 20°C	LOI	Flammwidrigkeit	Halogenfrei
EPDM	Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk	3G	100	-40 to 90	vernetzt	5-25	200 - 450	40A - 90D	>10^15	30	3,0 - 4,0	25 - 35	gering bis gut	ja
EVA	Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk	4G	150	-40 to 120	vernetzt	5-15	>200	70A - 90D	10^12 - 10^14	30	4,0 - 7,0	<22	gering	ja
XVH	HEW-Mantelmischung	-	150	-60 to 125	vernetzt	>10	>200	40D - 60D	>10^12	20	-	>26	sehr gut	ja
FKM	Fluorkautschuk	-	200	-20 to 180	vernetzt	5-13	200	60A - 61D	-	-	6,0 - 9,0	40	sehr gut	nein

Wir bei HEW-KABEL besitzen eine ausgezeichnete Expertise in der Verarbeitung von Elastomeren. In der hauseigenen Compoundierung entwickeln und produzieren wir anwendungsoptimierte Mantel- und Isolationsmaterialen, welche mittels hochmoderner Fertigungsanlagen verarbeitet werden. So ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten und Produkte, die genau auf die Bedürfnisse unserer Kunden abgestimmt sind.

Fertigungskompetenzen Elastomere

Extrusion

Um Elastomer als Isolation oder Mantel auf den Leiter zu bringen, wird das Material in einem Extruder verarbeitet. Hierfür werden Warmextruder verwendet, welche üblicherweise aus einem Motor, Zylinder, einer Schnecke und einem Extrusionskopf bestehen.

Im ersten Schritt wird das Kunsstoffgranulat über einen Trichter in den Zylinder eingeführt und mit Hilfe von Reibungsenergie kontinuierlich aufgeschmolzen. Die so genannte Schnecke fördert und verdichtet die geschmolzene Masse, welche mit stetigem Druck über den Extrusionskopf und einem geeigneten Mundstück ausgeformt wird. Druck und Verarbeitungstemperatur sind je nach verwendetem Material unterschiedlich.

Im Anschluss an die Extrusion muss bei Elastomeren eine Vernetzung durchgeführt werden. Diese „Aufrüstung“ ermöglicht erst den Einsatz in Umgebungsbedingungen, denen das Material andernfalls nicht standhalten würde.

Vernetzung EPDM, EVA und FKM

Bei EPDM, EVA und FKM findet direkt nach der Extrusion die Vernetzung bzw. Vulkanisation über ein spezielles Verfahren im Drucksalzbad statt. Das sogenannte PLCV-Verfahren (pressurised liquid continuous vulcanisation) hat gegenüber konventioneller Verfahren den Vorteil, dass Druck und Temperatur unabhängig voneinander eingestellt werden können. Dadurch lassen sich hohe Temperaturen bei niedrigem Druck realisieren.

Als Wärmeübertragungsmedium dienen geschmolzene Salze, die eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen und somit sehr effizient Energie in das System einbringen. Diese Energie wird benötigt um die Zerfallsreaktion (welche geschwindigkeitsbestimmend für die Vernetzungsreaktion ist) der Peroxid-Vernetzer zu starten. Kabel und Leitungen, die im Drucksalzbad vernetzt wurden, haben – im Vergleich zu konventionellen Verfahren – eine glattere Oberfläche und verbesserte mechanische Eigenschaften.

Vernetzung XVH

Die Weiterverarbeitung von XVH muss nicht direkt nach der Extrusion erfolgen, da die Vernetzung nicht durch eine chemische Reaktion, sondern durch kurzwellige elektromagnetische Strahlen (Gammastrahlen) erfolgt. Die Vernetzung über Gammastrahlen erfordern aufwändige Strahlenschutzmaßnahmen. Daher werden unsere Leitungen bei einem externen Unternehmen vernetzt. Je nach Material und Wandstärke muss die Strahlendosis berechnet und eingestellt werden.

Der Mechanismus der Strahlenvernetzung basiert auf der Anregung eines Moleküls. Dieses bildet unter Abspaltung eines Wasserstoffatoms ein Polymerradikal, welches mit einer weiteren Polymerkette eine Vernetzung erzeugt. Der Vorteil von Strahlenvernetzung ist, dass sie bei Raumtemperatur erfolgt und keine weiteren Vernetzungsmittel erfordert. Leitungen, die strahlenvernetzt wurden, können deutlich höheren Temperaturen standhalten und weisen ein deutlich verbessertes Verschleißverhalten sowie stabileres Brandverhalten auf.