Die Alterung von Kautschuk ist eine irreversible Degradation (Klebrigkeit, Versprödung, Rissbildung, Pulverisierung) nach Lagerung oder Gebrauch. Sie lässt sich in fünf auslöserbasierte Kategorien einteilen; die Ursachen und charakteristischen Versagensmerkmale sind nachfolgend aufgeführt:
1. Oxygen- und Ozonalterung (Versagenserscheinungen: Oberflächenrissbildung, Bruch)
Ursachen: Sauerstoff in der Luft sowie umweltbedingtes Ozon (Ozon weitaus aggressiver); Kautschuke mit C=C‑Bindungen (NR, NBR usw.) sind äußerst empfindlich.
Symptome: Feine Oberflächenrisse; unter Zugbelastung breiten sich die Risse senkrecht zur Spannungsrichtung aus und führen schließlich zum Bruch. Sauerstoff bewirkt entweder eine Kettenspaltung (Erweichung/Klebrigkeit) oder übermäßige Vernetzung (Verhärtung/Versprödung). Ozon greift insbesondere deformierte Kautschukoberflächen an und verursacht irreversibel Risse.
2. Thermische Alterung (Versagenserscheinungen: Hochtemperaturverhärtung, Schmelzen/Klebrigkeit)
Ursachen: Anhaltende hohe Temperaturen im Motorraum oder in hochtemperierten Umgebungen.
Symptome: Zwei gegensätzliche Effekte – NBR und BR vernetzen sich unter Hitze und werden hart und spröde wie Kunststoff, wodurch sie bei Biegung leicht brechen; das Netzwerk von NR zerfällt hingegen unter Wärmeeinwirkung und wird weich und klebrig wie geschmolzener Klebstoff. Hitze beschleunigt die molekulare Bewegung, spaltet Polysulfidbindungen und reduziert die Zugfestigkeit sowie die Elastizität erheblich.
3. Licht- und Witterungsalterung (Versagenserscheinungen: Pulverisierung, Ausbleichen, Rissbildung)
Ursachen: UV‑Strahlung im Freien, Regen sowie wechselnde Temperatur‑ und Feuchtigkeitszyklen.
Symptome: Glanzverlust, Ausbleichen (Schwarz wird grau, farbiges Material verfärbt sich weiß), oberflächliche Pulverisierung und Abblättern, begleitet von feinen Rissen. UV‑Strahlung kürzt Polymerketten; in Verbindung mit Regen und thermischen Wechselbelastungen löst sich die Oberflächenschicht rasch auf und verliert ihre Zähigkeit.
4. Mechanische Ermüdungsalterung (Versagenserscheinungen: interne Hitze, Schmelzen, lokale Rissbildung bzw. Materialabplatzungen)
Ursachen: Langfristige wiederholte Zug-, Druck- und hochfrequente Vibrationsbelastungen an Halterungen, Reifen, Antriebskomponenten usw.
Symptome: Durch die Reibung zwischen Polymerketten und Ruß entsteht Wärme. Eine schlechte Compoundierung oder Formulierungen mit hoher Wärmeentwicklung, kombiniert mit unzureichender Wärmeabfuhr, führen zu einer internen Wärmestauung und einer selbstbeschleunigten Alterung, wodurch die Lebensdauer erheblich verkürzt wird.
5. Medienbedingte Alterung (Ausfälle: Aufquellen, durch Exsudation bedingte Verhärtung/Schrumpfung)
Ursachen: Langfristiger Kontakt mit Ölen, Hydraulikflüssigkeiten, Säuren/Laugen, Wasser sowie anderen flüssigen Medien.
Symptome: Dichtungen quellen in Ölen auf und werden weicher; Additive und Weichmacher werden ausgewaschen, was zu Verhärtung und Schrumpfung führt und schließlich zum vollständigen Versagen der Dichtung führt. Die Medien dringen in molekulare Zwischenräume ein, stören das vernetzte Netzwerk und verursachen letztlich Leckagen sowie Materialschäden.
