Werkstoffkompass NBR

(Bild: ISGATEC GmbH)

06.03.2020 Werkstoffkompass NBR

Die falsche Mischung macht schnell Probleme

von Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)

NBR-Kautschuk ist ein vor allem in der Fahrzeugindustrie sehr häufig verwendeter Werkstoff mit einem breiten Einsatzspektrum und günstigen Preis im Vergleich zu anderen Werkstoffen.

Dennoch ist dieser Werkstoff für Anwender nicht unproblematisch. Grund hierfür ist, dass die Mischung und damit die Eigenschaften des Produktes sehr stark durch den Anteil an Weichmachern (macht billig) und den Acrylnitrilanteil (ACN) beeinflusst werden können. So beträgt z.B.:

  • die Kälteflexibilität bei 18% ACN-Gehalt -55 °C,
    bei 50% ACN-Gehalt -15 °C
  • die Quellung in Öl ist bei 18% ACN-Gehalt hoch,
    bei 50% ACN-Gehalt gering
  • Der Druckverformungsrest bei 18% ACN-Gehalt niedriger,
    bei 50% ACN-Gehalt höher
  • die Permeation bei 18% ACN-Gehalt hoch,
    bei 50% ACN-Gehalt niedrig

Ohne eine genaue Definition der gewünschten Eigenschaften in Zeichnungen besteht die permanente Gefahr von Qualitätsschwankungen. Bei scheinbar günstigen Angeboten, auf die ja im Rahmen eines Global Sourcing immer wieder gerne zurückgegriffen wird, empfiehlt es sich, die Qualität regelmäßig zu überprüfen oder das Material nur aus vertrauenswürdigen Quellen zu beziehen.

Vernetzungssysteme – NBR sind i.d.R. schwefelvernetzt. Hydrierte/H(itze)-NBR sind eine Modifikation für einen höheren Temperaturbereich von -50 °C bis ca. 150 °C. Sie sind peroxidisch vernetzt und haben eine wesentlich bessere Witterungs- und Ozonbeständigkeit.

Mischungen – Die Auswahl der Weichmacher und der Acrylnitrilanteil (ACN) haben einen erheblichen Einfluss auf die Qualität. Wird eine höhere Klebrigkeit benötigt, verbessern Blends mit NR diese. Für eine Verbesserung der Witterungs- und Ozonbeständigkeit bieten sich Blends mit EPDM und PVC an. Die Ozonbeständigkeit und die dynamische Ermüdungsbeständigkeit lässt sich durch Blends mit CR verbessern. Dagegen dienen Blends mit SBR fast ausschließlich dazu, die Compounds billiger zu machen.

Lieferformen/Verarbeitung – NBR steht in Form von Folien, Platten, Formteilen, Profilen zur Verfügung und kann mit allen gängigen Bearbeitungssystemen verarbeitet werden. Eine Besonderheit: Acrylkautschuk steht auch als Flüssigdichtmaterial zur Verfügung, sollte aber nicht mit NBR verwechselt werden.

Besonderheiten und Einflüsse – NBR-Typen unterscheiden sich vor allem durch den Acrylnitrilgehalt (ACN). Sehr hohe ACN-Werte reichen bis 49%, sehr niedrige fangen bei 18% an. Ein sehr hoher ACN-Gehalt bedingt eine sehr hohe Mineralöl- und Kraftstoffbeständigkeit, eine Steigerung der Dichte, Härte, Reißfestigkeit, des Abriebwiderstandes und der Alterungsbeständigkeit, die Quellung nimmt mit steigendem Acrylnitrilgehalt ab. Ein niedriger ACN-Gehalt verbessert die Stoßelastizität, Rückfederung und die Kältebeständigkeit. Hohe Temperaturen und Ölzusätze führen zu frühzeitiger Alterung und Verhärtung des Produktes.

Bevorzugte Einsatzbereiche – Hydraulik, Pneumatik, Kfz-Teile, Gummimembrane für Kombüsenablaufventile im Flugzeug etc.

Werkstoffprofil
WerkstoffAcrylnitril-Butadien-Kautschuk
Int. KurzzeichenNBR
GruppeR-Gruppe
Härtespektrum40 bis 95 Shore A
Anwendungstemperatur-50 °C bis +120 °C, kurzfristig bis 150 °C
Elektrische EigenschaftenHalbleiter, daher nicht für elektrische Isolierung geeignet, antistatisch
Gasdurchlässigkeithoch bei niedrigem ACN-Gehalt, niedrig bei hohem AVN-Gehalt
Ozon-, Witterungs-, Altersbeständigkeitnur mäßig witterungs-, ozonbeständig (geringer als NR), dies kann jedoch durch Verschnitt mit PVC verbessert werden (30%, jedoch muss der ACN-Gehalt > 25% sein)
Chemische Beständigkeitgut, beständig gegen Öle, Benzin und Fette, nicht beständig gegen Amine, Ketone, Ester, starke Säuren
Heißwasser-, dampfbeständigbis 100 °C
Stoßelastizitätsehr gut, bei niedrigem ACN-Gehalt, 10 bis 50%
Zugfestigkeitzwischen 7 und 25 N/mm²