Wenn ein platinkatalysiertes additionsvernetzendes Silikonmaterial lokal nicht aushärtet oder an der Oberfläche klebrig bleibt, sollten insbesondere Mischungsverhältnis, Mischhomogenität, tatsächliche Bauteiltemperatur, Katalysatormenge, Lagerzustand der Rohstoffe und eine mögliche Hemmung des Platinkatalysators geprüft werden.

Bei einer ausschließlich lokalen Aushärtungsstörung ist besonders darauf zu achten, ob Substrate, Pigmente, Füllstoffe, Trennmittel, Werkzeuge oder andere Klebstoffe potenzielle Inhibitoren eingebracht haben. Die Platinkatalysatormenge sollte nicht sofort erhöht werden.

Wie härten additionsvernetzende Silikone aus?

Additionsvernetzende Silikone bilden normalerweise durch eine platinkatalysierte Additionsreaktion zwischen Vinylgruppen und Si–H-Gruppen eines wasserstoffhaltigen Siloxans ein dreidimensionales Netzwerk. Dieser Vorgang wird auch als Hydrosilylierungsreaktion bezeichnet.

Für eine ordnungsgemäße Aushärtung müssen mindestens folgende Bedingungen erfüllt sein:

1. Das Verhältnis zwischen Vinylgruppen und Si–H-Gruppen ist geeignet.

2. Menge und Aktivität des Platinkatalysators entsprechen den Anforderungen.

3. Die Komponenten A und B sowie Pigmente und Füllstoffe sind vollständig vermischt.

4. Tatsächliche Temperatur und Aushärtungszeit reichen aus.

5. Die Rohstoffe befinden sich in einem ordnungsgemäßen Lagerzustand.

6. Das System ist nicht mit inhibierenden Stoffen verunreinigt.

Warum kommt es zu einer lokalen Aushärtungsstörung?

Fehlerhaftes Mischungsverhältnis oder ungenaue Dosierung

Bei Zweikomponentenmaterialien können Abweichungen der Dosierpumpe, Fehler beim manuellen Abwiegen oder lokale Rückstände nur einer Komponente das Verhältnis der reaktiven Gruppen stören. Dadurch kann sich kein vollständiges Vernetzungsnetzwerk bilden.

Das vorgeschriebene Verhältnis der Komponenten A und B kann je nach Produkt unterschiedlich sein. Nicht alle Systeme werden im Verhältnis 1:1 gemischt. Maßgeblich ist stets das technische Datenblatt des jeweiligen Produkts.

Ungleichmäßige Vermischung

Am Behälterboden, in den Ecken, im Bereich des Rührwerks und in Totzonen von Rohrleitungen können unzureichend vermischte Komponenten zurückbleiben.

Treten die Probleme vor allem im zuletzt ausgegebenen Material, an den Bauteilrändern oder am Boden des Mischbehälters auf, sollten zuerst Mischanlage, Mischdauer, Abstreifen der Behälterwände und Materialführung überprüft werden.

Zu geringe Menge oder veränderter Zustand des Platinkatalysators

Härtet das Material auch auf einem sauberen Standardsubstrat langsam aus, obwohl Mischungsverhältnis, Durchmischung und Temperatur nachweislich korrekt sind, sollten folgende Punkte untersucht werden:

• Entspricht die Platinkatalysatormenge den Formulierungsanforderungen?

• Ist der Katalysator gleichmäßig dispergiert?

• Wurde er durch unsachgemäße Lagerung oder Handhabung verunreinigt?

• Ist die auf dem Produkt angegebene empfohlene Verwendungsfrist überschritten?

• Ist die Menge des Inhibitors oder Verzögerers zu hoch?

• Verändern Pigmente oder Füllstoffe die tatsächliche Aushärtungsgeschwindigkeit?

Eine angemessene Erhöhung der Katalysatormenge kann die Aushärtung bestimmter Systeme beschleunigen, gleichzeitig jedoch die Verarbeitungs- oder Topfzeit verkürzen. Öffentlich zugängliche Informationen von WACKER weisen darauf hin, dass eine höhere Platinkatalysatormenge die Aushärtung beschleunigen, aber die Verarbeitungszeit des Materials verkürzen kann.

Die Katalysatormenge sollte daher nicht ohne entsprechende Versuche erhöht werden.

Hemmung des Platinkatalysators

Bestimmte schwefel-, stickstoff- oder phosphorhaltige Substanzen sowie Organozinnverbindungen können die platinkatalysierte Additionsreaktion hemmen. Zu den typischen möglichen Quellen gehören:

• Schwefelhaltige Kautschuke und vulkanisierte Erzeugnisse

• Bestimmte aminische Härter und Polyurethanmaterialien

• Mit Organozinn katalysierte kondensationsvernetzende Silikone

• Bestimmte Trennmittel, Klebstoffe und Reinigungsmittel

• Bestimmte Pigmente, Farbstoffe und deren Oberflächenbehandlungsmittel

• Füllstoffe, die mit schwefel- oder stickstoffhaltigen Additiven behandelt wurden

• Durch andere Materialien verunreinigte Rührwerkzeuge, Pumpen und Rohrleitungen

Es darf nicht pauschal angenommen werden, dass unbehandelte Kieselsäure die Aushärtung grundsätzlich hemmt. Entscheidend ist, ob Kieselsäure oder andere Füllstoffe Wasser, Oberflächenbehandlungsmittel, Verunreinigungen oder begleitende Additive enthalten. Ihre Wirkung muss mithilfe einer Blind- oder Vergleichsprobe überprüft werden.

Öffentlich zugängliche Unterlagen von Dow nennen stickstoffhaltige, schwefelhaltige, Organozinn- und bestimmte phosphorhaltige Stoffe als mögliche Inhibitoren platinkatalysierter additionsvernetzender Silikone.

WACKER weist ebenfalls darauf hin, dass schwefelhaltige Materialien, Weichmacher, Polyurethane, Amine und metallorganische Verbindungen die Aushärtung additionsvernetzender Silikongele beeinträchtigen können. Für unbekannte Substrate wird deshalb zunächst ein kleinflächiger Verträglichkeitstest empfohlen.

Zu niedrige tatsächliche Temperatur

Die Aushärtungsgeschwindigkeit hängt nicht nur von der eingestellten Ofentemperatur ab. Auch folgende Faktoren spielen eine Rolle:

• Dicke der Silikonschicht

• Größe des Bauteils

• Wärmeleitfähigkeit des Substrats

• Wärmekapazität des Bauteils

• Tatsächliche Temperatur im Inneren des Silikonmaterials

• Beladung und Temperaturgleichmäßigkeit des Ofens

Große Metallteile oder schnell wärmeableitende Baugruppen können dazu führen, dass sich das Silikonmaterial nur langsam erwärmt. Daher sollte die tatsächliche Temperatur der Silikonschicht oder des Bauteils gemessen werden. Die Anzeige des Ofens allein reicht nicht aus.

Ungeeigneter Lagerzustand der Rohstoffe

Platinkatalysator, wasserstoffhaltige Komponente sowie bereits formulierte Komponenten A und B müssen entsprechend den produktspezifischen Vorgaben zu Temperatur, Verschluss und Kontaminationsschutz gelagert werden.

Bei der Ursachenanalyse sollte geprüft werden:

• War die Verpackung über längere Zeit geöffnet?

• Wurde das Material bei hoher Temperatur gelagert?

• Bestand Kontakt mit Aminen oder schwefel- beziehungsweise phosphorhaltigen Stoffen?

• Ist die auf dem Etikett angegebene empfohlene Verwendungsfrist überschritten?

• Haben sich Viskosität, Farbe, Phasenstabilität oder Reaktionsgeschwindigkeit verändert?

Öffentlich zugängliche Informationen von WACKER empfehlen für entsprechende additionsvernetzende Silikongele eine kühle und trockene Lagerung. Das Überschreiten des auf dem Etikett angegebenen Datums bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Produkt unbrauchbar ist. Die benötigten Eigenschaften sollten jedoch erneut geprüft werden.

Daher sollte nicht pauschal behauptet werden, dass feucht gewordene oder überlagerte Rohstoffe grundsätzlich versagen. Die Beurteilung muss anhand von technischem Datenblatt, Sicherheitsdatenblatt, Lagerprotokollen und Wiederholungsprüfungen erfolgen.

Wie lässt sich feststellen, ob die Ursache eine Kontamination oder die Formulierung ist?

Es empfiehlt sich, gleichzeitig folgende Vergleichsproben herzustellen:

1. Das Material auf sauberem Glas oder Metall im vorgeschriebenen Mischungsverhältnis aushärten.

2. Dasselbe Material auf dem tatsächlichen Kundensubstrat aushärten.

3. Eine Probe mit den vorhandenen Werkzeugen und Rohrleitungen entnehmen.

4. Eine weitere Probe mit neuen, sauberen Werkzeugen entnehmen.

5. Eine Blindprobe ohne das verdächtige Pigment oder den verdächtigen Füllstoff herstellen.

6. Eine Vergleichsprobe mit Rohstoffen innerhalb der empfohlenen Verwendungsfrist und mit ordnungsgemäßen Lagerprotokollen herstellen.

Härtet die Blindformulierung auf dem Standardsubstrat normal aus, bleibt aber nach Zugabe eines bestimmten Pigments oder Füllstoffs beziehungsweise nach Kontakt mit dem tatsächlichen Substrat klebrig, sollte diese Variable zuerst untersucht werden.

Härten alle Proben langsam aus, müssen Mischungsverhältnis, Katalysatormenge, Zustand der Rohstoffe, Inhibitormenge und tatsächliche Temperatur weiter geprüft werden.

Häufige Fehler

• Bei einer Aushärtungsstörung sofort die Platinkatalysatormenge erhöhen

• Nur das Verhältnis der Komponenten A und B prüfen, nicht aber die Mischhomogenität

• Werkzeuge oder Rohrleitungen gemeinsam für kondensations- und additionsvernetzende Silikone verwenden

• Den Einfluss von Pigmenten, Füllstoffen und deren Oberflächenbehandlungsmitteln ignorieren

• Eine klebrige Oberfläche grundsätzlich auf eine zu kurze Aushärtungszeit zurückführen

• Rohstoffe nach Überschreiten der empfohlenen Verwendungsfrist ohne Wiederholungsprüfung einsetzen

• Ohne Verträglichkeitstest direkt eine Serienvergussanwendung auf einem neuen Substrat beginnen

• Nur die Ofentemperatur dokumentieren und nicht die tatsächliche Bauteiltemperatur messen

Empfohlene Vorgehensweise bei der Fehleranalyse

Schritt 1: Produktcharge, vorgeschriebenes Mischungsverhältnis und tatsächliche Einwaageprotokolle prüfen.

Schritt 2: Mischtotzonen, Mischdauer, Dosieranlage und Reihenfolge der Materialausgabe kontrollieren.

Schritt 3: Tatsächliche Dosierung von Platinkatalysator und Inhibitor beziehungsweise Verzögerer überprüfen.

Schritt 4: Lagertemperatur, Verpackungszustand, empfohlene Verwendungsfrist und Öffnungsprotokolle der Rohstoffe prüfen. Sicherstellen, dass die platinhaltige und die wasserstoffhaltige Komponente nicht verunreinigt wurden. Materialien nach Überschreiten der empfohlenen Verwendungsfrist zunächst erneut prüfen.

Schritt 5: Eine Blindprobe auf einem sauberen Standardsubstrat herstellen und das tatsächliche Substrat sowie verdächtige Pigmente oder Füllstoffe getrennt untersuchen.

Schritt 6: Mögliche Verunreinigungen durch Trennmittel, Klebstoffe, Handschuhe, Werkzeuge, Pumpen und Rohrleitungen einzeln prüfen.

Schritt 7: Tatsächliche Temperatur der Silikonschicht oder des Bauteils, Aushärtungsdauer und Position im Aushärtungsofen dokumentieren.

Schritt 8: Rohstoffe, Katalysator, Inhibitor oder Prozessbedingungen anhand der Ergebnisse der Vergleichsversuche anpassen.

Als Anbieter von Lösungen entlang der gesamten Silikon-Wertschöpfungskette kann IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. bei der Vorauswahl von Formulierungsansätzen mit Vinylsilikonöl, wasserstoffhaltigem Silikonöl, Platinkatalysatoren, Inhibitoren, Kieselsäure und weiteren Silikonmaterialien unterstützen.

Konkrete Mischungsverhältnisse, Lagerbedingungen und Aushärtungsparameter müssen anhand der technischen Unterlagen der jeweiligen Produkte und der Validierungsergebnisse im Kundensystem festgelegt werden.

Häufig gestellte Fragen

Bedeutet eine Aushärtungsstörung bei platinvernetzendem Silikon immer, dass zu wenig Katalysator verwendet wurde?

Nein. Ein falsches Mischungsverhältnis, unzureichende Vermischung, eine zu niedrige Temperatur, ein veränderter Rohstoffzustand oder eine Verunreinigung durch schwefel-, stickstoff- oder Organozinnverbindungen können ebenfalls die Aushärtung verhindern.

Wann kann eine Anpassung der Platinkatalysatormenge erwogen werden?

Härtet eine Vergleichsprobe auf einem sauberen Substrat weiterhin langsam aus, obwohl Mischungsverhältnis, Vermischung, Temperatur und Rohstoffzustand ordnungsgemäß sind, kann geprüft werden, ob die Katalysatormenge zu niedrig ist.

Vor einer Anpassung muss berücksichtigt werden, dass eine höhere Katalysatormenge die Verarbeitungszeit verkürzen kann.

Warum härtet nur die mit dem Substrat in Kontakt stehende Seite nicht aus?

Härtet das Material im Inneren normal aus, während die Kontaktfläche dauerhaft klebrig bleibt, sollten zuerst Trennmittel, Reinigungsmittel, Klebstoffe, Weichmacher oder andere potenzielle Inhibitoren auf der Substratoberfläche untersucht werden.

Können Pigmente und Kieselsäure die Platinvernetzung beeinflussen?

Das ist möglich, lässt sich aber nicht pauschal beurteilen. Untersucht werden sollten Wassergehalt, Verunreinigungen, Oberflächenbehandlungsmittel und begleitende Additive der Pigmente und Füllstoffe. Der Vergleich mit einer Blindprobe ohne Pigmente oder Füllstoffe ist erforderlich.

Kann Erwärmen eine Katalysatorvergiftung beheben?

Das lässt sich nicht garantieren. Eine höhere Temperatur kann die Reaktion eines ordnungsgemäßen Systems beschleunigen, ersetzt aber nicht die Suche nach der Kontaminationsquelle. Zudem darf der für das Produkt vorgeschriebene Prozessbereich nicht überschritten werden.

Können kondensations- und additionsvernetzende Silikone dieselben Werkzeuge verwenden?

Eine direkte gemeinsame Verwendung ohne gründliche Reinigung und Validierung wird nicht empfohlen. Die in einigen kondensationsvernetzenden Systemen eingesetzten Organozinnkatalysatoren können das platinkatalysierte Additionssystem beeinträchtigen.

Wie lässt sich schnell feststellen, ob das Substrat die Aushärtung hemmt?

Mit derselben Materialcharge werden Vergleichsproben auf einem sauberen Standardsubstrat und auf dem tatsächlichen Substrat hergestellt. Mischungsverhältnis, Schichtdicke und Aushärtungsbedingungen müssen dabei identisch sein.

Müssen Rohstoffe nach Überschreiten der empfohlenen Verwendungsfrist grundsätzlich entsorgt werden?

Nicht unbedingt. Nach Überschreiten der empfohlenen Verwendungsfrist sollten Viskosität, Aussehen, Aushärtungsgeschwindigkeit und Endeigenschaften gemäß den Produktanforderungen erneut geprüft werden. Erst nach erfolgreicher Prüfung sollte über die weitere Verwendung entschieden werden.

Kann Material mit lokalen nicht ausgehärteten Bereichen weiterverwendet werden?

Es sollte nicht direkt in einer regulären Anwendung eingesetzt werden. Unvollständig ausgehärtete Bereiche können eine unzureichende mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit, elektrische Isolationsfähigkeit oder Langzeitzuverlässigkeit aufweisen. Die Ursache muss geklärt und die Anwendung mit einem validierten Prozess wiederholt werden.

Werden die Komponenten A und B aller additionsvernetzenden Silikone im Verhältnis 1:1 gemischt?

Nein. Das vorgeschriebene Verhältnis ist produktabhängig. Maßgeblich sind das jeweilige technische Datenblatt und das dort angegebene Gewichts- oder Volumenverhältnis.