Im Voraus zu wissen, wie sich ein Gummiteil über 10 oder 20 Jahre im realen Einsatz verhält, ist eine entscheidende Information für Hersteller und Kunden gleichermaßen. Diesen Zeitraum in Echtzeit zu testen, ist jedoch schlicht nicht praktikabel. Deshalb setzt die Kautschukindustrie auf beschleunigte Alterungstests bei erhöhten Temperaturen, um die Lebensdauer innerhalb eines angemessenen Testzeitraums abzuschätzen. Dieser Artikel behandelt, wie diese Tests funktionieren und wo ihre Grenzen liegen.
Ofenalterungstests (Oven Aging)
Der in Normen wie ASTM D573 und ISO 188 definierte Ofenalterungstest umfasst das Erhitzen von Gummiproben in einem kontrollierten Ofen bei einer bestimmten erhöhten Temperatur — typischerweise zwischen 70 °C und 100 °C — über festgelegte Zeiträume, etwa 24, 72 oder 168 Stunden. Die vor und nach dem Test gemessenen Eigenschaften werden verglichen, um die Beständigkeit des Materials gegenüber thermischer Alterung zu bewerten.
Lebensdauervorhersage mit dem Arrhenius-Ansatz
Um Ergebnisse aus Hochtemperaturtests in Vorhersagen für reale Betriebstemperaturen zu übertragen, wird die Arrhenius-Gleichung verwendet. Dieser Ansatz beruht auf dem Prinzip, dass chemische Reaktionsgeschwindigkeiten exponentiell mit der Temperatur zunehmen: Als grobe Faustregel verdoppelt sich die Geschwindigkeit einer Alterungsreaktion etwa mit jeder Erhöhung der Temperatur um 10 °C. So lassen sich Ergebnisse, die in wenigen Tagen bei 100 °C gewonnen wurden, mathematisch auf das hochrechnen, was über Jahre bei beispielsweise 25 °C im Einsatz geschehen würde.
Verfolgte Eigenschaften
Bei Alterungstests werden in der Regel Veränderungen folgender mechanischer Eigenschaften verfolgt:
- Verlust der Zugfestigkeit.
- Abnahme der Reißdehnung (Elongation at Break).
- Zunahme der Härte (Shore-Wert) — gealterter Kautschuk wird in der Regel härter und spröder.
- Visuelle Anzeichen wie Oberflächenrisse, Verfärbung oder Klebrigkeit.
Grenzen beschleunigter Tests
Auf dem Arrhenius-Ansatz basierende Vorhersagen liefern eine nützliche Orientierung, sind aber keine absolute Garantie. Bei hohen Temperaturen können andere Abbaumechanismen auftreten, die unter realen Einsatzbedingungen nicht vorkommen — etwa das vorzeitige Verdampfen bestimmter Additive. Aus diesem Grund sollten beschleunigte Tests zusammen mit realen Felddaten und anwendungsspezifischen Validierungstests bewertet werden.
Als Alpin Rubber & Plastic Technologies folgen wir Bewertungsansätzen, die sich an den relevanten Prüfnormen orientieren, damit unsere Kunden realistische Erwartungen an die Langzeitleistung der von uns hergestellten Gummiteile entwickeln können.