Dieser Artikel befasst sich eingehend mit der oft übersehenen Rolle der Nachhärtung bei der Gewährleistung der Langzeitbeständigkeit von Silikondichtungen, Der Artikel untersucht, warum Bauteile, die erste Tests bestehen, im realen Einsatz versagen können, die zugrunde liegende Wissenschaft, praktische Produktionserkenntnisse, Kompromisse, häufige Fallstricke, Validierungsmethoden und wichtige Erkenntnisse für Ingenieure und Hersteller.
Das “Qualitätssicherung bestanden, Feldfehler”-Paradoxon
Die gemeinsame Frustration aufschlüsseln
Ich möchte Ihnen etwas erzählen, das mich in all den Jahren, in denen ich mit Silikonkomponenten zu tun hatte – von winzigen Einzelanfertigungen bis hin zu riesigen Serien –, immer wieder geärgert hat. Da gibt es diese Dichtungen, die jede Qualitätskontrolle im Werk mühelos bestehen: perfekte Härte, glatte Oberflächen wie von Hand poliert, nicht der geringste Makel, selbst wenn man sie mit einer Lupe untersucht oder durch einen hochmodernen Scanner schiebt. Aber warten Sie ein halbes Jahr, und sie sind mittendrin im Einsatz, beispielsweise in einem Automotor, der Hitze und Erschütterungen ausgesetzt ist, in einer Medizinpumpe, die saubere Flüssigkeiten mit exaktem Druck fördert, oder in großen Rohrleitungen, die Schadstoffe transportieren. Und plötzlich: Lecks, Leitungen brechen zusammen, Rückrufaktionen folgen, und es entsteht ein Chaos, mit dem niemand gerechnet hat.
Die eigentliche Ursache wurde aufgedeckt
Der Unterschied zwischen perfektem Laborergebnis und totalem Reinfall in der Praxis? Es liegt selten an schlechten Konstruktionsplänen, minderwertigen Zutaten oder unsauberer Formgebung. Nein, nach all den Demontagen, die ich im Labor und auf Baustellen durchgeführt habe, ist es meistens auf unkontrollierten Silikon-Druckverformungsrest zurückzuführen – diese lästige, dauerhafte Abflachung, bei der die Dichtung gequetscht wird und sich nach langer Belastung einfach nicht mehr vollständig zurückbildet. Die Lösung? Vergessen Sie das Herumexperimentieren mit Formen, Rezepten oder Maschinen. Es ist dieser Schritt, den viele übersehen: das Nachhärten der Silikondichtungen im Ofen nach dem Formen.
Perspektivenwechsel in der Nachbehandlung
Ingenieure und Einkäufer neigen dazu, die Nachhärtung zu unterschätzen, als diene sie lediglich der Geruchsbeseitigung oder der Einhaltung von VOC-Grenzwerten. Doch glauben Sie mir, nach eingehender Recherche bei Lieferanten in den USA, Asien und Europa kann ich sagen: Sie ist ein entscheidender Faktor – die letzte Hürde in der Chemie, die die Haltbarkeit sichert. Wer hier spart, riskiert vorzeitige Ausfälle, regulatorische Probleme oder unzufriedene Kunden.
Warum sind fertige Teile nicht vollständig ausgehärtet?
Verständnis von Restreaktionen
Silikonmaterialien, insbesondere die praktischen flüssigen Varianten wie LSR für enge Anwendungen, beginnen unter Hitze und starkem Druck in der Presse auszuhärten. Hier erfolgt die wichtigste Verbindung, beispielsweise durch Hydrosilylierung in Platin-Setups. Dadurch entsteht die elastische Struktur, die das Material robust und dehnbar macht. Aber Achtung, was viele übersehen: Sobald das Material ausgepresst ist und sich fest anfühlt, ist es noch nicht vollständig fixiert. Lose Kettenenden und Katalysatorreste können zurückbleiben und Probleme verursachen, wenn man sie nicht später entfernt.
Die Rolle flüchtiger Verbindungen
Kommen wir nun zum Detail: Die heimtückischen, niedermolekularen Siloxane – von D4 bis D10 – sind die eigentlichen Übeltäter. Sie wirken wie verstecktes Schmiermittel und lassen die Fasern bei längerem Druck gleiten. In feuchten, gepressten Bereichen wie Motoren oder Schläuchen dringt dieses Schmiermittel in die Silikon-Druckverformung ein und beschädigt die Dichtung Stück für Stück. Ich habe selbst im Labor defekte Teile geöffnet und beobachtet, wie sich diese Dämpfe unter Belastung verflüchtigen oder verdampfen und so kleine Löcher bilden, die sich zu Rissen ausweiten oder zu abblätternden Schichten führen.
Verbesserung der Vernetzung für längere Haltbarkeit
Der entscheidende Unterschied liegt in der Vernetzungsdichte des Silikons. Durch die Nachhärtung wird die Temperatur erhöht, um die offenen Reaktionsstellen zu umschließen und ein dichteres Bindungsnetzwerk zu schaffen. Unsere Laborversuche zeigen, dass sich die Dichte von 20-30%-Feststoffen durch sorgfältige Nachbearbeitung deutlich steigern lässt – bestätigt durch Quellungsprüfungen, DMA- und NMR-Spektren. Im praktischen Einsatz sollte man dies außer Acht lassen, da die Zugfestigkeit von 15-25% nach einer Aushärtung bei über 150 °C, einem Standardwert für Autos oder Maschinen, abnehmen kann.
Produktionsrealität: Nachhärtung vs. Kompressionsdaten
Erkenntnisse aus realen Daten
Fakten sind Fakten, und ich habe durch harte Arbeit in echten Läden jede Menge davon gesammelt. Stell dir einen einfachen Shore A 50 Platinsilikon, unser Standardmaterial für Dichtungen in Pumpen, Ventilen und Leitungen. Direkt nach der Herstellung, nach 22 Stunden bei 175 °C unter Druck, ergaben die Abbindetests (ASTM D395 B, 70 Stunden bei 150 °C mit 25%-Maische) einen Wert von 35–45% für die Dauerfestigkeit. Dies ist ein Warnsignal, da das Material unter anhaltender Belastung seine Form nicht beibehält.
Auswirkungen der Nachhärtung auf die Leistung
Fügen Sie nachhärtende Silikondichtungen hinzu – vier Stunden bei 200 °C in einem leicht belüfteten Ofen – und überprüfen Sie erneut: Stellen Sie die Eintauchtiefen auf 10-15% ein. Das ist keine Laborerfindung. Es basiert auf der Auswertung von über 500 Versuchen bei uns und unseren Partnern. Warum? Die zusätzliche Hitze entfernt VOCs und dichtet Verbindungen ab, wodurch das “Kaltfließen” gestoppt wird, bei dem das Silikon unter ständigem Druck immer dünner wird und die Dichtungen zerstört.
Um den krassen Unterschied zu verdeutlichen, hier eine kurze Vergleichstabelle basierend auf unseren Testergebnissen:
| Aushärtungsmethode | Prüfbedingungen (ASTM D395 Methode B) | Kompressionssatz (%) | Erhaltung der Siegelkraft (nach 1.000 Zyklen bei 500 psi) |
| Keine Nachhärtung (22 Stunden bei 175 °C) | 70 h bei 150 °C, Kompression 25% | 35-45 | ~60% |
| Mit Nachhärtung (4 Stunden bei 200 °C) | 70 h bei 150 °C, Kompression 25% | <10-15 | ~90% |
Analyse von Feldausfällen
Bei den von mir durchgeführten und beratenden Projekten zur Dichtungsfehleranalyse habe ich unzählige Rücksendungen von Medizinprodukten wie Pumpen gesehen. Dort führte eine übereilte Aushärtung zu Kriechströmen, wodurch kleinste Lecks entstanden, die das gesamte System lahmlegten. In Hochdrucksystemen wie 500 psi Hydraulik erreichen ungehärtete Dichtungen nach 1000 Zyklen vielleicht noch eine Anfangshaftung von 60%; ausgehärtete Dichtungen hingegen über 90%. Ein Tipp aus der Praxis: Die Nachhärtungstemperatur von LSR muss exakt mit den Angaben des Herstellers übereinstimmen – eine Abweichung von 10 °C kann die Einstellung um 5–10 Punkte verändern, wie wir es gerade erlebt haben.
Technische Abwägungen: Wann nachhärten?
Kosten und Nutzen im Gleichgewicht halten
Die Nachbehandlung ist nicht kostenlos. Sie verursacht zusätzliche Kosten – Stromkosten von bis zu 50 Cent pro Kilo, Arbeitszeit für das Be- und Entladen der Gestelle sowie eine Verlängerung der Durchlaufzeit um einen halben bis ganzen Tag, je nach Charge. Bei großen Mengen führt sie zu verstopften Öfen und erhöhten Lagerbeständen. Wägen Sie die Vorteile sorgfältig ab.
Priorisierung von Anwendungen
Aus meiner Sicht als Ingenieur, der Anforderungen und Budget im Blick behalten muss, plädiere ich für die Nachhärtung bei anspruchsvollen, kritischen Anwendungen. Tabelle zur Sortierung:
| Anwendungskategorie | Beispiele | Nachbehandlungsempfehlung | Begründung |
| Muss nach der Heilung | Kfz-Dichtungen, dynamische Hydraulikdichtungen, medizinische Implantate, Dichtungen für den Lebensmittelkontakt (FDA 21 CFR 177.2600) | Erforderlich | Hohes Ausfallrisiko durch Hitze-/Öleinwirkung; Einhaltung gesetzlicher Vorschriften unerlässlich |
| Optionale Nachbehandlung | Staubstopfen, Zierleisten, ultraweiche Puffer (<20 Shore A) | Überspringbar | Geringe Belastung/Stress; minimale Auswirkungen auf Leistung oder Konformität |
Bei den Muss-Proben ist das Auslassen nicht nur riskant – es ist regelrechter Selbstmord, da es die gesamte Produktion stoppt. Ich habe schon Chargen gesehen, die von den Kontrolleuren wegen zu hoher Auslaugungswerte aussortiert wurden, obwohl dies durch eine Nachkontrolle hätte behoben werden können.
Berücksichtigung der Teilegeometrie
Auch die Dicke spielt eine Rolle. Dickere Teile über 5 mm erwärmen sich im Ofen ungleichmäßig, der Kern bleibt ohne weitere Behandlung roh. Wir haben die Backzeiten auf 6–8 Stunden verlängert oder Umluftöfen für eine gleichmäßige Erwärmung eingesetzt. Dünne Teile unter 1 mm härten schnell aus, verbiegen sich aber bei plötzlichen Temperaturschwankungen. Unsere Berechnungen zeigen: Bei einem Lauf von 10.000 Stück und zusätzlichen 51 TP3T-Einheiten für Nachbearbeitungen, die bei 801 TP3T-Einheiten fehlschlagen, lohnt sich die Investition für die wichtigsten Ergebnisse.
Die Ofenfalle: Häufige Fehler in der Massenproduktion
Vermeidung von Stapelfehlern
Zu viel Aufwand deckt Nachhärtungsfehler auf, kleine Fehler können große Probleme verursachen. Ein Fehler, den ich schon oft bei Teams beobachtet habe: das Stapeln von Silikon für mehr Geschwindigkeit. Sieht zwar clever aus, behindert aber den Dampfaustritt, sodass dieser zurücktropft, klebrig wird oder sich vermischt. Untersuchungen zeigen, dass die VOC-Konzentration bei gestapelten Silikonen 2-3 Mal höher ist als bei flachen, was auf Probleme mit Silikon-Kompressionsstrümpfen hindeutet.
Optimierung des Luftstroms
Der Luftaustausch ist ein stiller, aber oft übersehener Faktor. Der Ofen benötigt 10–15 Umdrehungen pro Stunde, um den Kondenswassernebel zu entfernen; bei zu kurzer Luftzufuhr werden Teile angesaugt, was die Vernetzungsdichte des Silikons beeinträchtigt. Wir haben Lüfter mit höherer Drehzahl eingebaut und die Reste des 15%-Düsentyps entfernt.
Beherrschung der Temperaturrampen
Die Rampe ist entscheidend, wird aber oft vermasselt. Kalte Teile in 200 °C heißes Material werfen? Der Schock führt zu Gaseinschlüssen, Blasenbildung und beschädigt die Dichtungen. Für empfindliche Teile gehen wir schrittweise vor: 30 Minuten auf 150 °C, eine Stunde halten, dann maximale Temperatur. Die Seitenteile werden durch den Schock verformt. Wahre Geschichte: In Eile wurde die Rampe ausgelassen, die Dichtungen der 2000-mm-Aerodynamikteile wurden zerstört, ein kompletter Neuanfang war nötig, wochenlanger Zeitverlust.
Prüfung und Validierung: Wie auditieren Sie Ihren Lieferanten?
Erstellung einer robusten Checkliste
Glauben Sie nicht den Ausreden der Anbieter – gehen Sie der Sache auf den Grund. Checkliste, die ich Teams vorgelegt habe, leicht verständlich:
| Schritt | Maßnahmenpunkt | Worauf Sie achten sollten | Warum es wichtig ist |
| 1 | TGA-Diagramme anfordern | Gewichtsverlust <1% bei 200°C | Weist auf niedrige Restmengen hin; signalisiert unvollständige Aushärtung |
| 2 | ASTM D395-Prüfdaten anfordern | Druckverformungsrest <15% bei Anwendungstemperaturen (z. B. 150 °C) | Gewährleistet Langlebigkeit im praktischen Einsatz |
| 3 | Geruchstest durchführen | Minimaler Silikongeruch | Schneller Indikator für eingeschlossene VOCs |
Die Feinheiten der Compliance meistern
Für den US-Markt sind regulatorische Änderungen zu beachten: Die FDA verschärft die Bestimmungen gemäß 21 CFR 177.2600 und untersucht die Migration von LFGB-Produkten. Verknüpfen Sie Ihre Geschwindigkeitstests mit der Analyse von Dichtungsfehlern. Vorteil: Unangekündigter Werksbesuch – visuelle Kontrolle der LSR-Nachhärtungstemperatur und des üblichen Schlupfs.
Abschluss
Hochwertige Silikondichtungen lassen sich nicht einfach aus Formen entnehmen. Sie werden durch Arbeitsschritte wie die Nachhärtung und die Beseitigung von Schwachstellen geformt. Durch frühzeitiges Behandeln der Silikon-Druckverformung werden Risiken in dauerhafte Ergebnisse verwandelt.
