FALLSTUDIE TEMPERUNG

Was ist eine Temperung?

Bei der Temperung, im Englischen auch als Post-Curing (Nachvernetzung) bezeichnet, erfolgt eine Wärmebehandlung von bereits vernetzten Gummiteilen im Anschluss an den eigentlichen Formgebungsprozess.

Warum ist das notwendig?

Während der Temperung werden Formteile erhöhten Temperaturen ausgesetzt, um deren endgültige Vernetzung zu beschleunigen, die physischen Eigenschaften des Materials zu optimieren und die verbleibenden flüchtigen Komponenten und Nebenprodukte der Vernetzungsreaktionen zu entfernen. Die optimale Temperungsdauer und die optimalen Temperaturverhältnisse sind vom Typ des Materials, der spezifischen Rezeptur, dem Vernetzungssystem und der geplanten Verwendung des Formteiles abhängig. Diffusion und Verdampfung flüchtiger Stoffe sollten bei einer Temperatur erfolgen, die höher ist als die Betriebstemperatur des Teils. Fragen Sie immer Ihren Lieferanten um Rat!

Die Temperung wird standardmäßig bei Formteilen mit Peroxid- oder mit Bisphenol-Vernetzer durchgeführt. Sie kann aber auch bei Formteilen mit schwefelhaltigem Vernetzer ausgeführt werden, um bestimmte physische Eigenschaften zu verbessern. Bei einigen Anwendungen ist die Temperung unbedingt erforderlich.

Bei Silicon-Formteilen mit peroxidhaltigem Vernetzer entfernt man durch die Temperung flüchtige Stoffe und Nebenprodukte des Peroxids, damit ein geruchloses Formteil mit entsteht. Falls das Material für den Kontakt mit Nahrungsmitteln bzw. mit Trinkwasser entwickelt wird, ist die Temprung unbedingt erforderlich, damit die Voraussetzungen der Standards von FDA, BfR, KTW oder WRAS erfüllt werden können.

Platinhaltige Vernetzer für Silikonelastomere enthalten kein Peroxid. Um die Anforderungen für Kontakt mit Nahrungsmitteln erfüllen zu können, müssen jedoch auch diese getempert werden. Dabei werden flüchtige Stoffe aus dem Material entfernt und dessen physischen Eigenschaften verbessert, insbesondere die bleibende Druckverformung und die Stabilität bei hohen Temperaturen.

FKM-basierte Verbindungen werden häufig einer zweiphasigen Vernetzung unterzogen, um die physischen Eigenschaften des Materials zu optimieren. Die bleibende Druckverformung und die Reißfestigkeit sind zwei der Eigenschaften, die am häufigsten durch eine Temperung verbessert werden. Die anfängliche Härtung erfolgt üblicherweise unter Druck in einer Form oder einem Autoklaven, um Porenbildung oder Reißen des Teils durch Ausgasung von Nebenprodukten der Vernetzungsreaktionen zu verhindern. Eine sekundäre Härtung wird bei der Temperung erreicht. Typische Temperungszyklen können zwischen 4 und 24 Stunden andauern. Die Zeitdauer ist abhängig vom Typ des Materials und dem verwendeten Vernetzer. Weitere Informationen finden Sie unten.

Parameter und Richtlinien

Die stärkste Verbesserung der Eigenschaften wird üblicherweise innerhalb der ersten 2 – 4 Stunden im Ofen erzielt. Mit darüber hinaus gehender Temperdauer gehen kleinere Verbesserungen einher.

Eine geeignete Stufung von Zeitdauer oder Temperatur im Ofen hängt von der Stärke des Formteiles ab und sollte variiert werden. Artikel von mehr als 4 mm Stärke erfordern zusätzliche Temperungsdauer. Ein ausreichender Luftstrom um jeden einzelnen Artikel herum ist äußerst wichtig. Stellen Sie sicher, dass die Artikel nicht aufeinander liegen. Achten Sie bei der Temperung langer Formteile, z.B. extrudierter Profile darauf, dass es zu möglichst geringem Oberflächenkontakt kommt.

Eine geeignete Stufung von Zeitdauer oder Temperatur im Ofen hängt von der Stärke des Formteiles ab und sollte variiert werden. Artikel von mehr als 4 mm Stärke erfordern zusätzliche Temperungsdauer. Ein ausreichender Luftstrom um jeden einzelnen Artikel herum ist äußerst wichtig. Stellen Sie sicher, dass die Artikel nicht aufeinander liegen. Achten Sie bei der Temperung langer Formteile, z.B. extrudierter Profile darauf, dass es zu möglichst geringem Oberflächenkontakt kommt.

Laden Sie niemals Artikel aus unterschiedlichen Arten von Materialien gemeinsam in denselben Temperofen, selbst wenn die Temperbedingungen dieselben sind. Idealerweise sollte man separate Öfen für die einzelnen Materialarten haben, um eine Kontamination durch Ausgasung zu vermeiden.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob der Tempervorgang für VMQ-Artikel für den Lebensmittelkontakt ausreichend war, messen und vergleichen Sie den Gewichtsverlust des Referenzteils mit demjenigen, das vollständig und ordnungsgemäß nachgehärtet wurde. Beachten Sie, dass niemals alle flüchtigen Stoffe ausgegast werden, einige verbleiben auch nach der Nachhärtung. Silikonmaterial gast über einen verlängerten Zeitraum bei erhöhten Temperaturen aus. Typischerweise sind aber die zu erreichenden Werte nach 4 Stunden bei 200 °C gering genug, um den meisten Anforderungen für Lebensmittel- und Wasserkontakt zu entsprechen.

Typische Zeit-Temperatur-Kombinationen für die Temperung sind folgende:

  1. Nachhärtung von VMQ- und FVMQ-Verbindungen mit Peroxid und Platin: 1 Stunde Aufwärmzeit und 4 h @ 200 °C
  2. Nachhärtung schwarzer FKM-Verbindungen mit Bisphenol: 4 Stunden Aufwärmzeit und 20 h @ 240 °C
  3. Nachhärtung gefärbter FKM-Verbindungen mit Bisphenol: 4 Stunden Aufwärmzeit und 20 h @ 220 °C
  4. Nachhärtung von FKM mit Peroxid: 2 Stunden Aufwärmzeit und 4 h @ 230 °C
  5. Nachhärtung von FEPM mit Peroxid: 2 Stunden Aufwärmzeit und 8 h @ 220 °C
  6. Nachhärtung von HNBR-Verbindungen mit Peroxid: 1 Stunde Aufwärmzeit und 2 h bei 160 °C
  7. Nachhärtung von EPDM-Verbindungen mit Peroxid: 1 Stunde Aufwärmzeit und 3 h bei 150 °C

Für metallgebundene Gummiteile gelten einige Ausnahmen in Fällen, in denen die Metalleigenschaften (wenn die Artikel elastisch sein sollen) oder die Haftung am Metall durch eine hohe Temperatur (über 210 °C) beeinträchtigt werden kann. In diesem Fall müssen die Temperungsbedingungen entsprechend geändert werden.

 

Die häufigsten Fehler bei der Temperung.

  • Zu viel Material im Ofen kann zu hohen Konzentrationen an flüchtigen Stoffen führen. Bitte vermeiden.
  • Eine geringe Frischluftzirkulation kann zu hohen Konzentrationen an flüchtigen Stoffen führen. Bitte vermeiden.
  • Ein Küchenofen wird für die Temperung verwendet. VERMEIDEN!
  • Das Aufeinanderlegen von Materialien kann zu einer unzureichenden Temperung führen. Bitte vermeiden.
  • Das gemeinsame Tempern von Artikeln aus verschiedenen Materialien kann zu Kontamination und Hemmung führen. Bitte vermeiden.

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