Elastomere (Elaste) sind Kunststoffe, deren besondere Eigenschaft ihre Gummielastizität ist. Genauer gesagt handelt es sich um Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt unterhalb der Einsatztemperatur liegt. Elastomere sind daher formfest, aber elastisch und finden nach einer Verformung wieder in ihre ursprüngliche Gestalt zurück.

Die Molekülketten von Elasten sind durch Hauptvalenzen weitmaschig und verknäult miteinander vernetzt. Sie sind unlöslich gegen sämtlich Lösungsmittel, unterliegen jedoch häufig eine mehr oder weniger stark ausgeprägten Quellung (da sich bestimmte Lösemittel zwischen die Molekülketten einlagern).

Elastomere werden häufig auch als Gummi bezeichnet, wobei es sich hier nur um eine Kunststoffart aus der Gruppe der Elastomere handelt. Eingesetzt werden Elastomere vor allem dann, wenn elastische Eigenschaften benötigt werden. Typische Beispiele hierfür sind Dichtungen, Gummibänder, Reifen usw.

Struktur der Molekülketten eines Elastomers

Eigenschaften von Elastomeren

Elastomere haben folgende Eigenschaften:

• Sie sind gummielastisch
• Sie sind nicht schmelzbar
• Sie besitzen keine thermoplastischen Eigenschaften (eine Ausnahme hiervon bilden die thermoplastischen Elastomere)
• Sie sind in Lösemitteln nicht löslich
• Lösemitteln können ein Quellen verursachen

Entropie-Elastizität

Die Entropieelastizität ist ein anderes Wort für die Gummielastizität von Elastomeren. Genauer gesagt gilt die Entropie als ein Maß für die ungeordnete Lage der Molekülketten.
Erläuterung:
Im unbelasteten und ungedehnten Zustand sind die Moleküle eines Elastomers in einer ungeordneten, nach statistischen Gesetzen jedoch wahrscheinlichen Position. Wird der Elastomer aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung gedehnt, verlassen die Moleküle zwangsläufig diese Position. Sie gelangen dadurch in eine geordnetere Position, die jedoch statistisch unwahrscheinlicher ist. Fällt die äußere Kraft wieder weg, kehren die Moleküle aufgrund der Wärmebewegung wieder in ihre Ausgangsposition zurück.
Ein ähnlicher Effekt findet bei Gas statt, das sich nach einer Kompression wieder innerhalb des vorhandenen Raums, durch die zufällige Bewegung der Gasatome, gleichmäßig verteilt. Auch hier handelt es sich um einen entropischen Effekt, der auch als Entropie-Elastizität bezeichnet wird.

Thermisches Verhalten von Elastomeren

Eine besonders typische Eigenschaft elastomerer Kunststoffe ist der Anstieg ihrer Elastizität mit zunehmender Temperatur. Grund für diese Elastizitätssteigerung ist der Anstieg der zur Verfügung stehenden Energie. Sinkt die Temperatur ab, erreicht sie irgendwann ein so niedriges Niveau, dass die Energie nicht mehr für die notwendige Beweglichkeit der Moleküle ausreicht. Dieser Temperaturbereich wird als Glasübergangstemperatur bezeichnet. Hier befinden sich Elastomere im hartelastischen Zustand.

In Abhängigkeit von der Temperatur können Elastomere drei verschiedene Zustände annehmen. Es werden mit zunehmender Temperatur folgende Zustände durchlaufen:

• Hartelastischer Zustand
• Thermoelastischer Zustand
• Thermische Zersetzung

Hartelastischer Zustand (unter Raumtemperatur)

Bei tiefen Temperaturen - Temperaturen unterhalb des Glaspunktes - befinden sich Elastomere im hartelastischen Zustand, in dem sie sehr spröde und glasartig sind. Die Makromoleküle sind durch viele Nebenvalenzen (Wasserstoffbrücken, van der Waals-Kräfte) und sehr wenige Hauptvalenzen sehr engmaschig miteinander verknüpft.

Thermoelastischer Zustand (bei Raumtemperatur)

Der thermoelastische Zustand ist der Bereich in dem Elastomere eingesetzt werden. Dieser Zustand liegt ca. bei Raumtemperatur vor. Elastomere sind hier gummielastisch, die Molekülketten sind weitmaschig vernetzt. Der Kunststoff kann im thermoelastischen Zustand reversibel verformt werden – er kehrt also immer wieder von alleine in seine ursprüngliche Form zurück.

Thermische Zersetzung (hohe Temperatur)

Bei hohen Temperaturen werden Elastomere - so wie auch alle anderen Kunststoffe - zerstört. In diesem Zustand der thermischen Zersetzung reißen die Hauptvalenzen aufgrund der starken Wärmebewegung auseinander.

Unterscheidung nach DIN 7224

Nach DIN 7724 wird ferner zwischen Elastomeren und Thermoelasten unterschieden:

• Elastomere: Gummielastizität liegt bei Temperaturen unterhalb 20°C vor
• Thermoelaste: Gummielastizität liegt oberhalb 20°C bis zur Zersetzungstemperatur vor

Verwendung

Elastomere werden dort eingesetzt, wo es auf ihre charakteristischen Eigenschaften ankommt, d.h. vor allem dann, wenn ein gummielastisches Verhalten im Bereich der Einsatztemperatur notwendig ist. Typische Einsatzgebiete für Elastomere sind somit Reifen, Dichtungen (O-Ringe), Gummibänder und ähnliches.

Liste der Elastomere

• Butadien-Kautschuk BR
• Butylkautschuk IIR
• Ethylenvinylacetat EVA
• Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk EPDM
• Fluorkautschuk FPM oder FKM (Markenname: Viton)
• Naturkautschuk (Gummi arabicum) NR
• Polyurethan PUR (existiert auch als Duroplast)
• Chloropren-Kautschuk CR
• Acrylnitril/chloriertes Polyethylen/Styrol A/PE-C/S
• Ethylen-Ethylacrylat- Copolymer E/EA
• Ethylen-Propylen-Copolymer EPM
• Acrylnitril/Butadien/Acrylat A/B/A
• Acrylnitril/ Methylmethacrylat A/MMA
• Isopren-Kautschuk IR
• Polyisobutylen PIB
• Polyvinylbutyral PVB
• Styrol-Butadien-Kautschuk SBR
• Vinylchlorid/Ethylen VC/E
• Vinylchlorid/ Ethylen/ Methacrylat