EPDM-gummi: Egenskaper, tillverkning och Fördelar
EPDM-gummi (etylen-propylen-dien-monomer) är en syntetisk elastomer som består av en sampolymer av eten (etylengas), propen (propylengas) och en liten andel dien-monomer. Dienkomponenten (ofta etylidennorbornen, dicyklopentadien eller vinylnorbornen) integreras i polymerkedjan och introducerar omättade sidogrupper, vilket möjliggör vulkanisering med svavel.
Den kemiska uppbyggnaden (som bestående av eten och propen) gör EPDM mycket motståndskraftigt mot ozon, UV-strålning och värme. EPDM tillhör de polymetylengummi-material som kombinerar mättad polymerryggrad med möjligheten till tvärbindning via svavel.
Läs mer nedan
Tillverkningsprocess och tillsatsämnen
EPDM framställs industriellt genom kopolymerisation av eten, propen och en icke-konjugerad dien i lösning eller suspension med hjälp av Ziegler-Natta- eller metallocen-katalysatorer. Processen togs i bruk kommersiellt år 1963. Valet av katalysator påverkar hur dienkomponenten distribueras längs polymerkedjan, vilket i sin tur påverkar vulkaniseringsegenskaperna. Fördelningen av eten vs. propen kan varieras (vanligen 45–70% eteninnehåll) – högre etenkvot ger delkristallina polymerer med bättre styrka i orent (ovulkaniserat) tillstånd, medan lägre etenkvot ger amorfa polymerer med mer gummielasticitet.
Efter polymerisation blandas rå-EPDM alltid med diverse tillsatser (gummiblandning). Typiska fyllnadsmedel är carbon black (tekniskt kol) och kalciumkarbonat som förbättrar mekanisk hållfasthet, och ofta tillsätts mjuka oljor (t.ex. paraffiniska processoljor) för att öka elasticitet och underlätta bearbetning. Vidare ingår vanligtvis antioxidanter och vaxer som skydd mot åldring, samt processhjälpmedel (som zinktvål och stearinsyra) för att förbättra blandnings- och formgivningsegenskaper.
EPDM i sig är termoplastiskt i råform och blir först funktionsdugligt efter tvärbindning (vulkanisering). Vulkanisering sker traditionellt med svavel och acceleratorer, vilket utnyttjar dien-enheterna för att skapa svavelbryggor mellan polymerkedjorna. För applikationer som kräver högre värmetålighet eller bättre kompressionsegenskaper används dock ofta peroxider som tvärbindare istället för svavel. Även fenolhartser eller högenergetisk strålning (elektronbestrålning) kan användas för att tvärbinda eller skumma EPDM i speciella tillämpningar (t.ex. skumgummi, kabelisolering).
Blandningen av EPDM-kompound sker i princip uteslutande i interna blandare inom gummiindustrin, varefter materialet kan formas genom vanliga metoder som extrudering, formsprutning eller kalandrering. Det färdigblandade gummit vulkaniseras sedan under värme och tryck till slutlig form.
Fördelar och begränsningar
Fördelar
EPDM utmärker sig genom en enastående beständighet mot väder och åldrande. Tack vare den mättade polymerstrukturen påverkas det knappt av ozon eller UV-ljus, och gummit kan användas utomhus under många år utan sprickbildning eller nedbrytning.
Materialet har också mycket god värmetålighet – specialformuleringar tål upp till ca 150 °C kontinuerligt – samt behåller sin elasticitet ned till runt -40 °C eller lägre utan att spröda. Vidare är EPDM mycket resistent mot vatten, ånga och polära kemikalier som många syror, baser, alkoholer, ketoner och glykoler.
Det sväller inte i vatten och påverkas inte av vattenånga, vilket gör det väl lämpat för applikationer med varmt/kallt vatten och vattenbaserade vätskor. EPDM har även goda isoleringsegenskaper (elektriskt isolerande och gastätt) samt hög elasticitet och tänjbarhet (ofta över 300% töjning). Sammantaget är EPDM ett hållbart och väderbeständigt gummi som lämpar sig för krävande utomhusmiljöer och lång livslängd.
Begränsningar
En viktig begränsning är att EPDM inte är kompatibelt med oljor, bränslen och kolvätebaserade lösningsmedel. I kontakt med petroleumprodukter (t.ex. mineraloljor, bensin, diesel) sväller och mjuknar EPDM kraftigt, och materialet bryts ner relativt snabbt. Därför används det inte för packningar eller slangar som ska tåla oljehaltiga miljöer – där krävs istället oljebeständiga gummityper (se jämförelse nedan).
EPDM har heller inte samma höga mekaniska hållfasthet som vissa andra gummimaterial; den rena polymeren är relativt mjuk och behöver armeras med fyllmedel för ökad styrka. Till exempel har EPDM något lägre slitstyrka och rivhållfasthet än naturgummi och kloroprengummi om de jämförs vid liknande hårdhet, även om skillnaderna minskas med armering. Vidare kan EPDM få vidhäftningsproblem – rågummit har låg självhäftning (”building tack”), vilket kan kräva tillsats av hartser vid bearbetning, och vulkaniserat EPDM kan vara svårt att limma utan speciella primers.
Slutligen tål EPDM inte vissa starka kemikalier; t.ex. koncentrerad stark syra kan orsaka hårdnande/nedbrytning av gummit. Man bör även undvika direkt kontakt mellan EPDM och bitumen (asfalt): svarta EPDM-profiler på bituminösa ytor har visat tendens till kemisk degradation. Detta begränsar kombinationen av EPDM-gummi med traditionella asfaltbaserade taktäckningsmaterial.
Teknisk data och egenskaper
- Nedan sammanfattas några viktiga egenskaper hos vulkaniserat EPDM-gummi (observera att värdena varierar beroende på specifik kompoundering):
- Hårdhet: Typiskt från omkring 30 upp till 90 Shore A beroende på fyllmedel och formulering. Vanliga tätningar ligger ofta i intervall 50–80 Shore A, men mjuka skumkvaliteter kan vara ännu lägre (ned mot 25 Shore A för vissa arkprodukter).
- Densitet: Själva EPDM-polymeren har låg densitet (~0,86 g/cm³), men praktiska blandningar ligger oftast omkring 1,1–1,3 g/cm³. Genom tung fyllning kan densiteten ökas avsevärt (teoretiskt >2,0 g/cm³), medan cellgummi-EPDM kan vara mycket lätt (~0,5 g/cm³).
- Draghållfasthet: Typiskt 5–12 MPa i draghållfasthet (ultimattöjning), beroende på graden av armering. Väl förstärkta EPDM-blandningar kan uppnå ca 17 MPa i brotthållfasthet, vilket är högt för ett mättat gummi men något under nivåerna för vissa kristalliserande gummityper (t.ex. naturgummi).
- Töjning vid brott: Vanligen ≥300% och i många fall 400–500%. EPDM är ett mycket elastiskt material med stor töjbarhet innan brott, särskilt i amorfa kvaliteter utan kristallinitet.
- Temperaturtålighet: Användningstemperatur för EPDM sträcker sig ungefär från -50 °C upp till +150 °C. Standardkvaliteter specificeras ofta till ca -40 till +120 °C kontinuerligt, men specialformuleringar (t.ex. peroxidhärdade) klarar kortvarigt 150 °C eller något högre. Vid låga temperaturer ligger glasomvandlingstemperaturen omkring -54 °C, vilket betyder att EPDM behåller gummielasticiteten ned till ca -50 °C innan det börjar stelna markant. För applikationer under -40 °C kan dock andra elastomerer (t.ex. silikon) vara mer lämpliga.
- Kemikalieresistens: EPDM är utmärkt resistent mot många polära kemikalier. Det påverkas knappt av utspädda syror och alkalier, glykoler (t.ex. bromsvätska), alkoholer, ketoner (acetone, MEK), fosfatestrar (brandresistenta hydrauloljor) samt vatten och ånga. Däremot är EPDM olämpligt i kontakt med alla slags kolvätebaserade vätskor: mineraloljor, bensin, diesel, fotogen, aromatiska lösningsmedel, m.m. orsakar kraftig svällning och nedbrytning. EPDM har endast måttlig beständighet mot t.ex. freoner och ammoniak – kloropren-gummi föredras ofta där (se neopren nedan) – men överlag anses EPDM ha en mycket bred kemikalietålighet på den polära sidan, och en mycket begränsad tålighet på opolär (olja/bränsle) sidan.
- (Not: Egenskaperna ovan avser typiska vulkaniserade EPDM-blandningar. Genom komposition och val av härdningsmetod kan egenskaperna optimeras inom vissa gränser, t.ex. för bättre värmetålighet eller lägre kompressionsset.)
Vi tillverkar i EPDM!
EPDM är ett mångsidigt material med goda egenskaper för användning i miljöer där väderbeständighet och flexibilitet är viktiga. Helsingborgs Gummifabrik tillverkar en rad produkter i EPDM, inklusive gummiduk, gummimattor och specialprofiler. De använder formpressning och extrudering för att skapa produkter som uppfyller specifika kundkrav. Deras EPDM-produkter är kända för sin hållbarhet och motståndskraft mot väderpåverkan.
Kontakta oss för mer information om hur vi kan hjälpa er med EPDM-produkter som uppfyller era specifika krav.
