Werkstoffdatenblätter

Polyurethan

Allgemeines:

Das aus miteinander verketteten PUR-Hart- und PUR-Weichsegmenten bestehende Blockcopolymer Polyurethan hat im Vergleich zu vielen anderen Kunststoffen überlegene Eigenschaften. Die Hartsegmente sind der Grund für die extrem hohen mechanischen Festigkeiten, während die Weichsegmente gleichzeitig extreme Flexibilität und dynamische Belastbarkeit bieten.

Die Eigenfarbe von PUR ist opak bis transparent und verändert sich mit zunehmendem Alter ins Gelbliche. Einfärben oder nachträgliches Lackieren ist problemlos möglich.

Mechanische Eigenschaften:

Die Abriebfestigkeit unserer Polyurethane ist gemäß Normmessung ca. 2,5 - 5 mal besser als bei Gummi-Rohstoffen und ca. 3-4 mal höher als die von Weich-PVC. In der Praxis sind die Unterschiede häufig noch größer, da die gute Dämpfung und Rückprallelastizität des Polyurethans bei der normierten Messmethode nicht zum Tragen kommen.

Die hohen Zugfestigkeiten sowie Bruchdehnungswerte in Verbindung mit einer sehr hohen Elastizität und ungewöhnlich hohen Kriechfestigkeit sind statische und dynamische Belastbarkeiten, die die Werte vieler anderer gummiähnlicher Werkstoffe weit übertreffen. Überspannen im Biegeradius und wiederholte rhythmische Beanspruchung bei intermittierendem Betrieb werden von PUR-Schläuchen aufgrund ihres guten Rückstellvermögens und geringen Druckverformungsrestes gut vertragen. So können wir spezielle Schläuche unter gegensätzlichen Randbedingungen entwickeln, die trotz niedrigen Gewichtes hohe Zug- und Druckbelastungen zulassen. Wegen der hohen Weiterreißfestigkeit kann ein z.B. durch Einschneiden beschädigter Schlauch in den meisten Fällen durch z.B. Bandagieren weiter genutzt werden, ohne axiale Kräfte abfangen zu müssen. Mit Schläuchen aus anderen Materialien ist dies kaum möglich.

Kälteflexibilität:

Bei tiefen Temperaturen wird Polyurethan zunehmend härter, versprödet aber im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen nicht. So überstanden alle unsere Polyurethane auch bei –30°C den Kerbschlagversuch ohne zu brechen. Die große Molekülkettenlänge (hohes Molekulargewicht) unserer Rohstoffe führt zu deutlich mehr Flexibilität bei tiefen Temperaturen. Unsere Schläuche benötigen im Vergleich zu vielen Wettbewerbsprodukten aus PUR bei Biegebeanspruchung in der Kälte deutlich weniger Biegekraft und neigen weniger zum Abknicken. Unsere Ether-TPU´s sind in der Kälte grundsätzlich noch flexibler als die Ester-Typen.

Brandverhalten:

(Die folgenden Angaben gelten nicht für elektrisch leitfähige, antistatische und schwerentflammbare Typen.) Wie alle organischen Stoffe ist auch Polyurethan brennbar. Die Brandgastoxizität und Rauchgasdichte wird üblicherweise nach DIN 53436 beurteilt. Legt man die Ergebnisse dieser auch international führenden Norm zugrunde, ist das frei werdende Schadstoffpotential (akute Inhalationstoxizität) bei 800°C nicht kritischer zu bewerten, als das von anderen Naturprodukten, wie z.B. Holz, Wolle oder Leder.

Unsere schwerentflammbaren Polyurethanschläuche für die holzverarbeitende Industrie sind bauartgeprüft nach DIN 4102-B1 und erfüllen die Sicherheitsauflagen der Holz-BG. Unsere Produkte sind nach UL94 geprüft und viele Produkte erreichen die Klassifizierung HB, V2 oder V0. Darüber hinaus wurde unser AIRDUC 352 gemäß DIN 54837 und DIN 5510 Teil 2 geprüft und erfüllt die Brennbarkeitsklasse S4.

Beständigkeiten:

Unsere hochwertigen Rohstoffe mit ihren Stabilisatoren führen zu erheblich besseren Beständigkeiten und somit auch deutlich längeren Standzeiten, als dies mit vielen Wettbewerbsprodukten möglich ist.

 

Ein geeignetes Maß hierfür ist auch die Hydrolysemessung in Wasser bei 80°C, da der Mechanismus des chemischen Abbaus von Polyester-Polyurethan häufig die hydrolytische Aufspaltung der Polyesterketten ist. Im Bild dargestellt ist unser Ester Pre PUR im Vergleich zu einem anderen marktüblichen Ester-TPU. Unser Ether Pre PUR ist noch besser chemikalienbeständig als unser Ester Pre PUR, neigt jedoch bei quellenden Medien zu mehr Volumenzunahme und Festigkeitsverlust.

Säuren + Laugen:

Gegen verdünnte Säuren und Laugen sind unsere Polyurethane gut beständig. Von konzentrierten Lösungen und stark oxidierend wirkenden Säuren werden sie jedoch angegriffen.

Öle + Fette + Kraftstoffe:

Unsere TPU´s bieten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen reine mineralische Öle und Fette. ASTM-Prüföle Nr.1, 2 und 3 bewirken bei 20°C keinen Festigkeitsabfall und auch nach drei-wöchiger Lagerung bei 100°C erfolgte kein Abbau. Gegen Diesel, Kerosin und die FAM-Prüfflüssigkeit Fuel A (ASTM D 471) sind unsere TPU´s ohne Festigkeitsverlust beständig, gegen Fuel B und C noch bedingt beständig.

Gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe:

Durch den Kontakt mit z.B. Isooktan und Petrolether findet eine geringe reversible Quellung von ca. 1-3% statt, die mit einem Abfall der Zugfestigkeit von weniger als 20% verbunden ist. Ein Abbau des Materials findet nicht statt.

Aromatische Kohlenwasserstoffe:

In z.B. Benzol, Toluol und Xylol quillt PUR stark um bis zu ca. 50% und verliert in ähnlichem Maße an Festigkeit.

Lösemittel:

Alkohole, wie Ethanol und Isopropanol, bewirken 15-30% Quellung und einen Abfall der Zugfestigkeit um 40-60%. Ketone, wie Aceton, Methylethylketon (MEK) und Cyclohexanon (Anon) und aliphatische Ester, wie Ethylacetat und Butylacetat, wirken wie partielle Lösemittel, so dass PUR für den Dauereinsatz ungeeignet ist. Hochpolare, organische Lösemittel, wie z.B. Dimethylformamid (DMF), N Methylpyrrolidon und Tetrahydrofuran (THF) lösen Polyurethane auf.

Wasser:

Unsere Polyurethane können über Jahre in Wasser bei 20°-40°C gelagert werden. Bei Polyester-Polyurethan findet im Kontakt mit warmem Wasser oder Dampf ab ca. 60°C eine irreversible Aufspaltung (Hydrolyse) der Polyesterketten statt. Durch die Stabilisierung und das extrem hohe Molekulargewicht verliert unser Ester Pre-PUR nach 56 Tagen bei 80°C jedoch nur 8% seiner Zugfestigkeit (siehe oben). Schläuche aus Ether Pre-PUR sind unempfindlich gegenüber hydrolytischem Abbau und in solchen Fällen die noch bessere Lösung.

Wärmealterung:

Unsere auch gegen Heißluftalterung stabilisierten Schläuche erreichen extreme Standzeiten in der Hitze. So kann nach einem Jahr Einsatz bei 100°C noch die Hälfte der Zugfestigkeit gemessen werden. Bei 120°C hat unser Ester Pre PUR nach 4 Monaten und unser Ether Pre PUR nach 2 Monaten nur die Hälfte seiner Festigkeit verloren.

Witterung:

PUR ist gut gegen Sauerstoff, Ozon und UV-Licht beständig. Bei dauernder und intensiver Bewitterung kommt es zu einer Vergilbung und einem Rückgang der mechanischen Festigkeiten. In solchen Fällen sollten zusätzliche UV-Stabilisatoren oder Farbpigmente zugegeben werden.

Energiereiche Strahlung:

Polyurethan ist in seiner Beständigkeit gegen α-, β- und γ-Strahlung den meisten anderen Kunststoffen (wie z.b. PTFE, Naturkautschuken, PE, PVC, Silikon etc.) überlegen. Bei 108 Rad traten jedoch auch hier Versprödungserscheinungen auf.

Mikrobiologisch:

Unstabilisiertes Ester-TPU kann bei langzeitigem Kontakt mit erdartigen Substanzen oder starker Verschmutzung unter für Mikroben günstigen Bedingungen zerstört werden, da die von den Organismen freigesetzten Enzyme die chemischen Bindungen schädigen. Unter sehr ungünstigen Bedingungen trat nach 8–24 Wochen eine erste Schädigung ein. Ether-Polyurethane sind von Natur aus dauerhafter mikrobenbeständig.


Polyvinylchlorid Weich-PVC

PVC zählt zu den amorphen Kunststoffen. Trotzdem zeichnet sich dieser Werkstoff durch eine hervorragende Medienbeständigkeit aus. Aus diesem Grund werden bei Anwendungen mit problematischen Medien oder Umgebungen häufig PVC-Schläuche verwendet. Nur eine Reihe von Lösungsmitteln (Aromate, Ester, Ketone, CKW) greifen es an.

PVC ist ein preisgünstiger, vielseitig verwendbarer Werkstoff, der jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet ist:

Die Temperaturbelastbarkeit sowie die Abriebfestigkeit von PVC sind deutlich schlechter als bei PUR. Außerdem wird bei flexiblen Schläuchen durch das Migrieren der Weichmacher eine langsame Versprödung des Werkstoffes hervorgerufen, was zu einem vorzeitigen Ausfall führen kann.

PVC ist heute zunehmend aus folgenden Gründen nicht mehr erwünscht:

  • Entsorgungsprobleme (PVC ist vielfach Sondermüll)
  • hohe Sanierungskosten im Brandfall
  • manche Kunden haben die Verwendung von PVC generell untersagt
  • Einfuhrzölle auf PVC-Produkte in bestimmten Ländern
  • Weichmacher werden teilweise als gesundheitlich bedenklich eingestuft

Polyethylen

Das Polyethylen gehört genau wie das Polypropylen (PP), Etylen-Vinylacetate (EVA), Ethylen-Acrylester (AEM) und das Polyolefin-Elastomer zu der Gruppe der Polyolefine. Unter dem Oberbegriff „Polyolefin“ versteht man mittels Polymerisation hergestellte lineare (unverzweigte) Polymere mit einer Kohlenstoffkette als Grundgerüst.

Das von NORRES verarbeitete PE besitzt aufgrund seiner besonderen Spannungsrissbeständigkeit und guten Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen eine ausgezeichnete Eignung für die Schlauchextrusion. Darüber hinaus entsprechen die Wandungen der von NORRES produzierten AIRDUC® PE-FOOD-Schläuche den lebensmittelrechtlichen Bestimmungen EU-Verordnung 10/2011 sowie der FDA-Vorschrift 21 CFR 177.1520 (c) 3.2 (siehe hierzu auch Anhang „Lebensmittelrechtliche Bestimmungen“).

Polyolefine sind in der chemischen Beständigkeit bei Lebensmittelfetten (essentielle und tierische Fette und Öle), bei den meisten polaren organischen Medien, speziell bei Alkoholen sowie bei konzentrierten organischen und anorganischen Säuren und Basen, den Werkstoffen Polyurethan und PVC überlegen. Wichtige Eigenschaften im Überblick:

  • unweltfreundlicher Werkstoff (bei Verbrennung entsteht neben Kohlendioxid nur reines Wasser)
  • geringe Beständigkeit gegen mineralische Öle und Fette, Kraftstoffe und Erdgas
  • weitgehend beständig gegen die meisten organischen und anorganischen Chemikalien, anorganische Salze, Alkalien und Laugen (sofern sie nicht oxidierend wirken)
  • gegen viele Lösungsmittel beständig
  • geringe Wasserdampfdurchlässigkeit jedoch hohe Gasdurchlässigkeit
  • weichmacherfrei
  • geruchs- und geschmacksfrei

Polypropylen

  • Ist von seinen mechanischen, elektrischen, optischen Eigenschaften und der chemischen Beständigkeit dem PE sehr ähnlich.
  • sehr niedrige Dichte, geringes Gewicht (ca. 25% leichter als TPU)
  • hohe Härte und sehr geringe Dehnung
  • gute Wärmeformbeständigkeit bis ca. +110°C
  • gute Beständigkeit gegenüber vielen Medien
  • sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeit jedoch hohe Gasdurchlässigkeit

Thermoplastische Vulkanisate TPE (TPE-V)

Die von NORRES unter der Bezeichnung TPE (TPE-V) produzierten Schläuche werden aus einem thermoplastischen Kautschuk hergestellt. Dieses vollvulkanisierte polyolefinische Material gehört zu einer Gruppe von Elastomeren, die die Leistungseigenschaften von vulkanisierbarem Kautschuk wie Wärmebeständigkeit und niedriger Druckverformungsrest auf hervorragende Weise mit der leichten Verarbeitbarkeit von Thermoplasten verbinden. Die Herstellung erfolgt in einem speziellen dynamischen Vulkanisierungsverfahren, das vollvernetzte Kautschukteilchen produziert, die in einer kontinuierlichen Matrix von thermoplastischem Material verteilt sind. Die Kautschukteilchengröße von einem Mikron oder weniger resultiert in äußerst günstigen physikalischen Materialeigenschaften.

TPE-V hat eine Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, die der von Standard-EPDM Kautschukmischungen entspricht, während die Chemikalienbeständigkeit mit der von Chloropren-Kautschukmischungen vergleichbar ist.

Der von NORRES eingesetzte thermoplastische Kautschuk hat eine sehr gute Wärmealterungsbeständigkeit und behält somit seine Zugeigenschaften nach der Einwirkung hoher Temperaturen über längere Zeiträume besser bei als die meisten vulkanisierbaren Kautschuke.

Wichtige Eigenschaften im Überblick:

  • Temperaturbereich –40°C bis +125°C (150°C):
    Versprödungspunkt liegt bei ca. –60°C
    Hervorragendes Heißluftalterungsverhalten bei Temperaturen bis zu 150°C über Zeiträume bis zu zwei Wochen und bis zu 125°C über längere Zeiträume
  • gute Beständigkeit gegen wässrige Lösungen, verdünnte Säuren und Laugen, organische Lösungsmittel, mineralische Öle und Schmierfette, Frostschutzmittel
  • sehr gute Ozon- und Witterungsbeständigkeit
  • mechanische Festigkeiten ähnlich PVC
  • sehr gute dynamische Ermüdungsfestigkeit und gutes Dämpfungsvermögen
  • Die Brenngeschwindigkeit ist gering, sodass FMVSS302 erfüllt wird.
  • wird nach UL 94 H.B. als langsam brennend eingestuft

PTFE (TEFLON®*)

TEFLON® PTFE ist ein lineares voll fluoriniertes Polymer mit hohem Molekulargewicht. Die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen von PTFE sind extrem stark und tragen in erheblichem Maße zum außergewöhnlichen Eigenschaftsprofil dieses Materials bei. Die Fluoratome bilden eine schützende Hülle um die Kette aus Kohlenstoffatomen; sie schirmen die Kohlenstoffkette vor der Einwirkung durch Chemikalien ab und sorgen für außergewöhnliche chemische und thermische Stabilität. Die Schutzhülle verringert darüber hinaus die Oberflächenenergie und trägt damit zum niedrigen Reibungskoeffizient und zu Antihafteigenschaften bei.

PTFE verhält sich praktisch gegen alle Chemikalien neutral, es wird durch organische Lösemittel weder angegriffen noch aufgelöst. TEFLON® PTFE enthält keine extrahierbaren Stoffe die auswandern und sich auf angrenzende Materialien ungünstig auswirken können. Dies ist u.a. Grund für die physiologische Unbedenklichkeit von PTFE. Es ist extrem hydrophob und stößt Wasser fast vollständig ab. Darüber hinaus wird es durch Sauerstoff, Ozon sowie sichtbares bzw. UV-Licht praktisch nicht angegriffen. Außerdem ist TEFLON® PTFE mikrobenbeständig, Fluorpolymere werden durch Schimmel und Bakterien nicht angegriffen.

TEFLON® PTFE ist weitgehend nicht entflammbar (UL 94 V0). Aufgrund seiner hohen Schmelzviskosität tropft PTFE nicht, wenn es über seinen Schmelzpunkt hinaus erwärmt wird. Die Flammausbreitung und die Wärmeabgabe sind äußerst gering.

PTFE weist einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Aufgrund seiner sehr niedrigen Oberflächenenergie weist PTFE ausgezeichnete Antihafteigenschaften auf und verhindert somit Verkrustungen aller Art.

TEFLON® PTFE ist bei hohen Temperaturen extrem stabil, seine Dauergebrauchstemperatur liegt bei 260 °C. Darüber hinaus ist es eines der wenigen Polymere, die selbst bei Tiefsttemperaturen noch eine gewisse Zähigkeit und Festigkeit beibehalten.


VITON®*

VITON® hat sein Leistungsvermögen in jahrzehntelangem Praxiseinsatz unter rauhen Umgebungsbedingungen unter Beweis gestellt – beste Voraussetzungen, um auch Ihren hohen Ansprüchen gerecht zu werden.

In vielen Anwendungen sind Schläuche sowohl kurzzeitigen Temperaturspitzen ebenso aber auch erhöhten Einsatztemperaturen ausgesetzt. Je nach Aufgabenstellung kann VITON® Dauergebrauchstemperaturen bis 205°C ertragen. VITON® ist sehr gut beständig gegenüber einer Vielzahl aggressiver Flüssigkeiten. Es hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, mittelmäßige Beständigkeit gegen Basen und schlechte Beständigkeit gegen Lösungsmittel. VITON® ist hervorragend beständig gegen atmosphärische Oxidation, Sonnenlicht und Ozon. Darüber hinaus hat Viton® eine sehr geringe Gasdurchlässigkeit.


HYP

HYP chlorsulfoniertes Polyethylene hat vielfach seine lange Lebensdauer unter rauen Einsatzbedingungen unter Beweis gestellt. Es wird in einem weiten Bereich industrieller Anwendungen mit hohen Ansprüchen an die Materialeigenschaften eingesetzt. Auch die von NORRES hergestellten Schläuche aus HYP beschichtetem Gewebe erfüllen viele dieser Ansprüche.

HYP zeigt seine Vorzüge, wenn es hohen Temperaturen und oxidierenden Chemikalien ausgesetzt wird. Die von NORRES eingesetzten HYP beschichteten Gewebe widerstehen Knick- und Abriebbeanspruchung genauso, wie Zerstörungen durch Wetter-, UV- und Ozoneinwirkung. Darüber hinaus besitzt HYP eine sehr gute Beständigkeit gegen Öl, Kraftstoff, Säuren und Basen. Die Beständigkeit gegen Lösungsmittel, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe ist hingegen eher mittelmäßig.


NEOPREN

Neoprene chloroprenkautschuk ist ein sehr vielseitiger synthetischer Gummi, der seit über 70 Jahren seine hervorragenden Eigenschaften in vielen Industriebereichen unter Beweis gestellt hat. Es wurde ursprünglich als eine ölbeständige Alternative zu natürlichem Gummi entwickelt. Neopren hat eine ausgewogene Kombination der Eigenschaften:

  • sehr gute Wetter-, UV- und Ozonbeständigkeit
  • gute Öl- und Chemikalienbeständigkeit
  • einsetzbar in einem weiten Temperaturbereich
  • gutes Brandverhalten

Silikon

Silikonkautschuk gehört seiner Zusammensetzung nach zu der Stoffklasse, die als Silikone bezeichnet werden und deren Grundgerüst aus äußerst beständigen Silizium-Sauerstoffketten, den Polysiloxanketten besteht. Dieser Aufbau verleiht dem Silikonkautschuk gegenüber anderen Elastomeren die besonderen Eigenschaften, z.B. hervorragende Wärme-, Kälte-, Wetter-, Ozon- und Oxidationsbeständigkeit. Es hat eine mittelmäßige Beständigkeit gegen Öl-, Kraftstoff-, Säuren- und Lösungsmittel, sowie eine schlechte Beständigkeit gegen aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe. Die mechanischen Eigenschaften sind im gesamten Temperaturbereich relativ konstant.


Alle angegebenen Maße und Werte sind ca.-Angaben und wurden bei 20°C ermittelt.

* TEFLON® und VITON® sind eingetragene Warenzeichen von DuPont.

Technische Änderungen vorbehalten.

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