Ist Gummi UV-beständig?

Die UV-Beständigkeit von Gummi beschreibt, wie gut ein Elastomer Sonnenlicht, Sauerstoff und Ozon widersteht, ohne zu verspröden, zu reißen oder seine Elastizität zu verlieren. Gummi ist nicht grundsätzlich UV-beständig, sondern je nach chemischer Zusammensetzung mehr oder weniger beständig. Insbesondere die Anzahl an Doppelbindungen in der Polymerhauptkette beeinflusst, ob sich durch UV-Einfluss freie Radikale bilden können. EPDM, Silikon (VMQ), FKM und Butylkautschuk (IIR) gelten als UV- und ozonbeständig, während Gummisorten mit Doppelbindungen wie Naturkautschuk (NR), SBR und NBR ohne Schutzzusätze im Außeneinsatz schnell altern.

Warum schädigt UV-Strahlung Gummi?

UV-Strahlung löst im Polymer die Bildung von Radikalen aus, die mit Sauerstoff reagieren und eine Oxidation durch einfallendes Licht (Photooxidation) auslösen. Je nach Elastomer führt das zu Kettenspaltung, bei der das Material weich und klebrig wird (NR), oder zu Nachvernetzung mit einem Verhärten und Verspröden (SBR, NBR). Die Schädigung beginnt an der Oberfläche und zeigt sich als Verfärbung, Kreiden, feine Netzrisse und Abfall von Bruchdehnung und Zugfestigkeit. Im Außeneinsatz greift Ozon direkt die Doppelbindungen ungesättigter Kautschuke an und verursacht Risse senkrecht zur Dehnrichtung. Das geschieht allerdings nur, wenn das Bauteil oberhalb einer werkstoffabhängigen kritischen Dehnung unter Zugspannung steht. UV-Alterung und Ozonalterung sind daher zwei unterschiedliche Mechanismen, die bei Dichtungen und Profilen im Freien meist gemeinsam auftreten.

Welche Gummiwerkstoffe sind UV-beständig?

Elastomere mit gesättigter Hauptkette bieten UV- und Ozonangriff kaum Angriffspunkte. Sie werden deshalb für Fensterprofile, Dachabdichtungen, Fassaden- und Außendichtungen eingesetzt. Ungesättigte Kautschuke wie NR, SBR und NBR werden für den Außeneinsatz mit Lichtschutzmitteln stabilisiert. Ruß schützt schwarze Gummimischungen, indem er die UV-Strahlung aufnimmt, bevor sie das Polymer schädigen kann, während helle und farbige Mischungen stattdessen UV-Absorber enthalten, die die UV-Strahlung in Wärme umwandeln. Ergänzend werden spezielle Lichtschutzmittel eingesetzt, die entstehende Radikale abfangen (HALS-Stabilisatoren). Ozonschutzmittel (Antiozonantien) schützen Gummiformteile vor Ozonrissen, meist auf Basis von Stickstoffverbindungen (p-Phenylendiamine). Sie reagieren an der Oberfläche schneller mit Ozon als der Kautschuk, aber werden meist nur in schwarzen Mischungen verwendet, da sie die Oberfläche verfärben. Zusätzlich bilden der Kautschukmischung zugesetzte Paraffin- und mikrokristalline Wachse eine Schutzschicht an der Oberfläche, die bei statisch belasteten Bauteilen wirksam ist, bei dynamischer Verformung durch die Bewegung aufreißen kann.