Nachhärten – auch Tempern oder Post-Cure genannt – ist eine kontrollierte Wärmebehandlung eines bereits ausgehärteten Faserverbund-Bauteils. Beim Aushärten bei Raumtemperatur verketten sich die Harz- und Härtermoleküle nie vollständig: Ein Teil der Reaktion bleibt liegen, weil die Moleküle bei Kälte zu unbeweglich sind. Durch Erwärmen werden sie wieder beweglich, die Vernetzung läuft zu Ende, und das Laminat erreicht erst dann seine vollen Eigenschaften.

Der wichtigste Effekt ist der Anstieg der Glasübergangstemperatur (Tg) – jener Temperatur, ab der das Harz weich wird und seine Festigkeit verliert. Ein nur bei Raumtemperatur gehärtetes Epoxidharz liegt grob bei 50 bis 60 Grad Tg (je nach Produkt/Datenblatt); durch Warmhärtung sind je nach System deutlich höhere Werte möglich, bei Spezialharzen über 200 Grad. Als Faustregel stellt sich die erreichbare Tg ungefähr in Höhe der höchsten erreichten Tempertemperatur ein. Wer also rund 80 Grad Tg will, muss über längere Zeit nahe 80 Grad tempern.

Neben der Tg steigen auch Festigkeit, Schlagzähigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Ebenso wichtig für den Formenbau: das Bauteil wird maßhaltiger und spannungsärmer, weil verbliebene Restreaktion und Restspannungen kontrolliert ablaufen, statt später unkontrolliert im Betrieb. Auch Restmonomer wie Styrol bei Polyesterharzen wird durch Wärme weiter umgesetzt – dabei können Styroldämpfe frei werden, daher gut belüften.

Worauf es ankommt: langsam aufheizen und langsam abkühlen, damit keine thermischen Spannungen oder Verzug entstehen. Außerhalb der Form gilt als Richtwert eine Aufheiz- und Abkühlrate von rund 10 Grad pro Stunde (je nach Produkt/Datenblatt); High-Temp-Systeme oft langsamer. Sinnvoll sind Temperaturstufen mit Haltezeiten, damit dicke Laminate innen die Solltemperatur wirklich erreichen. Steigt die Bauteiltemperatur über die aktuelle Festigkeit des Harzes, drohen Verzug oder Print-Through (Durchzeichnen der Gewebestruktur an der Oberfläche).

Im Detail

  • Tg folgt der TempertemperaturDie Glasübergangstemperatur stellt sich etwa in Höhe der höchsten erreichten Tempertemperatur ein. Für eine angestrebte Einsatztemperatur muss man also entsprechend hoch tempern – mit ausreichender Haltezeit, damit das Harz die Temperatur überall annimmt.
  • In der Form oder freiSolange das Teil in der Form liegt, kann oft direkt nach dem Gelieren wärmebehandelt werden, weil die Form stützt. Frei gelagerte Teile brauchen langsame Rampen und spannungsfreie Auflage, sonst verziehen sie sich.
  • Exothermie beachtenBei dicken Laminaten setzt die Restreaktion zusätzliche Wärme frei (Exotherme Reaktion). Unter Hitze kann das lokal überhitzen. Daher gestuft aufheizen und bei Bedarf abklingen lassen, bevor die Temperatur weiter steigt.
  • Werkzeuge zuerst tempernFormen und Urmodelle sollten heißer getempert werden als die späteren Bauteile darin. Sonst verformt sich die Form beim ersten warmen Bauteil oder beim Tempern der Abformung.