Ⅰ.Was ist Nachhärtung?
Im Produktionswerkstatt wird der Prozess, bei dem das fertige Produkt in einer Form erhitzt, unter Druck gesetzt und geformt wird, als “Erststufe der Vulkanisation” (auch als Primär‑ oder Initialvulkanisation bezeichnet) bezeichnet.
“Die ”Sekundäre Vulkanisation“ (im Werk meist als ”Zweistufige Vulkanisation“ oder ”Nachhärtung“ bezeichnet) bezeichnet den Vorgang, bei dem bereits entformte und geformte Kautschukprodukte ordentlich in einem großen Industrieofen mit forciert zirkulierender Heißluft gestapelt und bei atmosphärischem Druck über mehrere Stunden bei einer bestimmten Temperatur (typischerweise 150–200 °C) weitergebacken werden.
Ⅱ.Welche Kautschuke benötigen eine Sekundäre Vulkanisation?
Nicht alle Kautschuke erfordern eine Sekundäre Vulkanisation. Häufige Typen wie Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Butadien-Kautschuk (BR) sind nach der ersten Vulkanisationsstufe in der Form im Allgemeinen vollständig ausgehärtet und werden direkt ab Werk versandt.
Kautschuke, die eine Sekundäre Vulkanisation benötigen, sind häufig teure “High‑End‑Spezialkautschuke”, die extrem strenge Leistungsanforderungen erfüllen oder mit speziellen Vulkanisationsmitteln hergestellt werden:
Ⅱ.Welche Kautschuke benötigen eine Sekundäre Vulkanisation?
Nicht alle Kautschuke erfordern eine Sekundäre Vulkanisation. Häufige Typen wie Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Butadien-Kautschuk (BR) sind nach der ersten Vulkanisationsstufe in der Form im Allgemeinen vollständig ausgehärtet und werden direkt ab Werk versandt.
Kautschuke, die eine Sekundäre Vulkanisation benötigen, sind häufig teure “High‑End‑Spezialkautschuke”, die extrem strenge Leistungsanforderungen erfüllen oder mit speziellen Vulkanisationsmitteln hergestellt werden:
1.Silikongummi (MVQ / Silikon) — Über 95% erfordern eine Sekundäre Vulkanisation
Grund: Beim Press‑ oder Spritzgussverfahren verwendet Silikongummi Peroxid‑basierte Vulkanisationsmittel (wie Di‑25, Di‑24 sowie geruchlose Di‑25‑Vulkanisationsmittel). Nachdem diese Mittel in der Form ihre Reaktion abgeschlossen haben, entstehen große Mengen saurer Nebenprodukte und flüchtiger Substanzen. Werden diese nicht durch einen sekundären Aushärtungsprozess im Ofen entfernt, werden Silikonprodukte bereits nach wenigen Tagen spröde, vergilben oder entwickeln sogar einen weißen Belag auf der Oberfläche.
2.Flourocarbon‑Kautschuk (FKM / Viton) — 100% zwingend erforderlich
Grund: Flourocarbon‑Kautschuk reagiert relativ langsam. Während der kurzen Minuten im Formprozess (der ersten Vulkanisationsstufe) bildet er tatsächlich nur etwa 70% seines chemischen Vernetzungsnetzwerks aus. Die restlichen 30% müssen anschließend in einem hochwertigen Ofen bei 200–230 °C für 8 bis 24 Stunden gründlich ausgehärtet werden, um schließlich seinen endgültigen “öl‑ und hitzebeständigen” Zustand zu erreichen.
3.Acrylat‑Kautschuk (ACM) und hydriertes Nitrilkautschuk (HNBR)
Grund: Diese beiden Kautschukarten werden häufig in hochwertigen Öldichtungen und Motordichtungen für Automobile eingesetzt. Ähnlich wie beim Flourocarbon‑Kautschuk erreichen ihre Reaktionen in der Form selten eine vollständige Sättigung. Um einen äußerst niedrigen Kompressionsverformungsrest zu erzielen, ist eine sekundäre Nachhärtung im Ofen unerlässlich.
4. Kautschukteile für den Automobilinnenraum mit extrem geringem Geruch und niedrigen VOC-Anforderungen (z. B. EPDM-Pedalabdeckungen, Dichtungen)
Grund: Automobilhersteller setzen äußerst strenge Standards für die Luftqualität im Fahrzeuginnenraum durch (Geruchstests gemäß VDA 270). Gewöhnliche EPDM-Produkte behalten nach der Vulkanisation beißende Amingerüche und Mercaptan-Gerüche, weshalb sie in einem Ofen unter Einsatz von hochintensiver Heißluft platziert werden müssen, um die Gerüche in einem einzigen Durchgang “auszudrücken und wegzubacken”.
III. Welche Kernvorteile bietet die Sekundäre Vulkanisation?
Angesichts des hohen Arbeitsaufwands und des erheblichen Energieverbrauchs muss die sekundäre Vulkanisation vier unersetzliche, außergewöhnliche Vorteile bieten:
Die vier Kernvorteile der sekundären Vulkanisation
1. Füllt das Vernetzungsnetzwerk auf (beseitigt Unter-Vulkanisation, verdoppelt Rückprall und Zugfestigkeit)
2. Verdampft kleine Moleküle (entfernt restliche Vernetzungsmittel durch Erhitzen und eliminiert dadurch vollständig Gerüche sowie weiße Ausblühungen)
3. Beseitigung innerer Spannungen (verhindert spätere Probleme wie Randkrümmung, Verformungen und Deformationen)
4. Verbesserung der Haltbarkeit (maximiert die Beständigkeit gegenüber Druckänderungen bei hohen und niedrigen Temperaturen)
1. Die Vernetzungsstruktur wird dichter: Das eigentliche “Backen” des Kautschuks erfolgt durch diese Maßnahme
Viele Spezialkautschuke befinden sich nach dem ersten Schritt des Pressformens in einem “halbgebackenen” oder gerade noch akzeptablen Zustand. Die sekundäre Vulkanisation gleicht dem letzten “Dämpfprozess”, bei dem der Kautschuk in einem Reiskocher weiter gegart wird.
Wirkung: Unverreagierten Molekülketten im Kautschuk wird ermöglicht, sich weiter miteinander zu verknüpfen, wodurch die Dichte der Vernetzung exponentiell erhöht wird. Das resultierende vulkanisierte Kautschukmaterial erfährt einen qualitativen Sprung hinsichtlich Reißfestigkeit, Zugfestigkeit und Elastizität.
2. Entfernung niedermolekularer flüchtiger Bestandteile: Das Produkt reinigen, Gerüche beseitigen und Blütenbildung verhindern
Toxine und Gerüche, die durch Härtemittel im Forminneren entstehen, werden durch die hochtemperaturige Heißluft im Ofen zwangsweise verdampft und abgesaugt.
Wirkung: Beseitigt vollständig fischige, kerosinartige sowie stechende VOC-Gerüche bei neuen Produkten; gleichzeitig verhindert es, dass Rückstände des Härtemittels an die Oberfläche migrieren, wodurch das Problem des “Blühens” oder “Weißens” auf der Oberfläche gründlich eliminiert wird. Für Produkte wie medizinisches Silikon und Baby-Schnuller ist eine sekundäre Vulkanisation zwingend erforderlich, um die Lebensmittelzulassung (FDA) zu erhalten.
3. Stabilisierung der Produktabmessungen: Beseitigung von “eingeschlossenem inneren Stress”
Wenn Kautschukmischung unter hohem Druck in die Form gepresst wird, sammeln sich in den Molekülketten durch die Einschränkung “innere Spannungen” an. Wird das Produkt direkt ab Werk versendet, schrumpfen, verformen und verziehen sich die Teile mit der Zeit allmählich.
Wirkung: Die hohe Temperatur im Ofen ermöglicht den Molekülketten, sich frei zu entspannen und sämtliche angestauten Spannungen abzubauen (Beseitigung des inneren Stress). Dadurch behalten die fertigen Produkte äußerst stabile Abmessungen und verlieren ihre Form nicht, egal wie sie gelagert werden.
4. Qualitätsverbesserung: Maximale Reduzierung des Kompressionsrückstands (Kriechfestigkeit)
Besonders hochwertige Öldichtungen und O-Ringe sind am anfälligsten dafür, nach dem Zusammendrücken nicht mehr in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.
Wirkung: Durch die sekundäre Vulkanisation entsteht ein nahtloses chemisches Netzwerk, wodurch der Hoch- und Niedrigtemperatur-Kompressionsrückstand von EPDM-, Fluorkautschuk- und hydriertem Nitrilkautschuk auf die Hälfte oder sogar ein Drittel des ursprünglichen Wertes reduziert wird. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer der Dichtungen, sondern verhindert auch vorzeitige Öl- und Gaslecks.
