Wie funktioniert Fahrrad Flickzeug: Schlauch Flicken mit Vulkanisierlösung

Fahrrad FlickzeugDu fährst seit vielen Jahren Fahrrad und kennst dich natürlich bestens im Umgang mit Fahrrad Flickzeug aus. Denn schließlich gehören Plattfüße zum Radfahren wie das Tanken zum Auto. Du weißt, dass man die Kontaktfläche am Schlauch sorgfältig aufrauen muss, dass sich die Lösungsmittel aus der Vulkanisierflüssigkeit erst vollständig verflüchtigen müssen, bevor du den Flicken anpresst und dass angebrochene Gummilösung nach wenigen Wochen unbrauchbar wird.

Aber du hast keine Ahnung, was da chemisch abläuft, ob es sich um Vulkanisation oder Kleben handelt, warum du die Kontaktfläche am Schlauch eigentlich aufrauen musst und ob es einen Unterschied macht, ob du dazu 100er oder 180er Schmirgel nimmst.

Es ist eine kleine Wissenschaft für sich. Und ein tieferes Verständnis dieser Zusammenhänge fördert die Chance auf Erfolg bei der Reparatur. Grund genug, sich einmal genauer mit der gesamten Materie auseinander zu setzen.

Ohne zu tief in die organische Chemie abzugleiten, erklären wir, was da beim Schlauch Flicken genau abläuft, wie Fahrrad Flickzeug funktioniert und warum welche Handgriffe nötig oder förderlich sind.

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Inhaltsübersicht

 

 

Der Butyl-Fahrradschlauch

Butyl FahrradschläucheFahrradschläuche werden zwar nicht ausschließlich aus Butylkautschuk hergestellt, aber dieses Schlauchmaterial ist am stärksten verbreitet. Denn Butylschläuche sind wesentlich preiswerter als die Alternativen (Latex, TPU) und zeichnen sich durch eine relativ hohe Lufthaltigkeit aus. Sie werden uns sicher auch in Zukunft neben TPU und Tubeless-Systemen noch lange erhalten bleiben.

Tiefere Einblicke in die Welt der Fahrradschläuche findest du hier:

Fahrradschlauch Kaufberatung

Die Durchstichfestigkeit von Butyl ist allerdings nicht sonderlich gut. Du wirst also mehr oder weniger häufig mit einem Leck im Schlauch konfrontiert. Zwar kannst du dieser Plattfuß-Anfälligkeit heutzutage mit einem hochwertigen Fahrradreifen mit Pannenschutz entgegenwirken, doch das ist keine Garantie auf ein Leben ohne Reifenpanne.

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Das Fahrrad Flickzeug

Reifenpanne und FlickzeugWie gut also, dass sich diese Butylschläuche mit einfachsten Bordmitteln reparieren lassen, wenn dann doch mal ein Loch entstanden ist. Du benötigt lediglich etwas einen Satz Reifenheber, Schmirgel, eine Tube mit Vulkanisierlösung und einen Schlauchflicken: das Standard Fahrrad Flickzeug.

Im Großen und Ganzen ist ja schnell verstanden, wie man mit dem Flickzeug umgeht. Die wesentlichen Handgriffe passen sogar auf einen kleinen Beipackzettel und sind mit 8 Bildchen und ein paar Worten ausführlich genug erklärt. Und wenn man sich nicht allzu ungeschickt anstellt, endet die Reparatur-Prozedur mit diesem Flickzeug auch erfolgreich und nach 30 Minuten gehts auf dem Fahrrad weiter.

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Wenn das Schlauch Flicken schiefgeht

Doch manchmal läuft es eben nicht so reibungslos: Der Flicken hält nicht oder es entweicht immer noch Luft aus dem geflickten Schlauch. Und dann rätselst du über die Ursache für den Misserfolg. Dass du damit nicht alleine bist, merkst du, sobald du im Netz nach Antworten auf deine Fragen suchst.

Besonders auffällig ist dann das hohe Maß an wilder Spekulation über Ursache und Wirkung, was ja nicht selten zu endlos langen Threads in den Fach-Foren ausufert. Daraus lässt sich dann auch schnell ableiten, dass kaum jemand wirklich weiß, was beim Schlauch-Flicken eigentlich passiert und warum der Flicken hält, wenn er hält.

Spätestens jetzt drängt sich ein tieferer Blick in die gesamte Materie auf. Dazu beginnen wir bei der Herstellung der Butylschläuche:

 

Die Herstellung von Fahrradschläuchen

Butylschläuche werden durch Vulkanisation von Butylkautschuk hergestellt. Bei diesem Verfahren wird aus dem plastischen Butylkautschuk ein elastisches Gummi mit idealen Eigenschaften für Fahrradschläuche: unempfindlich gegen Hitze und Kälte, druckluftstabil, resistent gegen Ozon und Bewitterung. Um zu verstehen, was bei der Vulkanisation genau abläuft, ein kurzer Blick auf die Molekülketten:

Vulkanisation vorherDer synthetische Polymer Butylkautschuk besteht aus langen Molekülketten, die aber nicht miteinander verbunden sind. Daher verhält sich der Kautschuk “plastisch”: er lässt sich verformen, springt aber nicht zurück.

Vulkanisation nachherBei der Vulkanisation wird dem Kautschuk unter Druck und Hitze Schwefel zugesetzt. Der Schwefel springt nun zwischen die einzelnen Makromoleküle und verbindet sie, indem er Brücken baut.

Aus den einzelnen Makromolekülen wird ein “elastisches” Netzwerk: ein mehr oder weniger dehnbarer, dauerelastischer Gummi. Die Anzahl der Schwefelbrücken lässt sich durch die Prozessparameter steuern. Je mehr Schwefelketten, desto härter der Gummi.

Hat der Butylschlauch nun ein Loch und soll repariert werden, bietet sich ebenfalls wieder diese Vulkanisation an. Allerdings herrschen am fertig vulkanisierten Fahrradschlauch jetzt völlig andere Bedingungen: Die Schwefelbrücken existieren schon und für eine Vulkanisation fehlen uns Hitze und Druck als wichtige Prozessparameter. Daher funktioniert die Vulkanisation beim Schlauch Flicken etwas anders:

 

Die Vorbereitung am Schlauch

Loch im Schlauch markierenDer Schlauch ist mit silikonhaltigen Trennmitteln benetzt, die bei seiner Herstellung eine leichte Entformbarkeit gewährleisten sollten. Für die Vulkanisation an der Schadstelle stören diese Substanzen jetzt. Also musst du sie entfernen.

Das alleine reicht aber noch nicht. So muss die Schlauchoberfläche zusätzlich aufgeraut werden, zum Beispiel mit Schmirgel. Dadurch werden die Verbindungen zwischen den einzelnen Molekülketten aufgetrennt und das Butyl quasi wieder in einen Vulkanisations-bereiten Zustand versetzt. Dabei darf die Rauigkeit nicht zu grob (zu wenig Einschnitte) und nicht zu fein (nicht tief genug) sein. Die perfekte Körnung für diesen Fall: 100er Schmirgel.

 

Die Vulkanisierlösung

Die Vulkanisierlösung (auch Vulkanisierflüssigkeit oder Gummilösung) hat zwei Funktionen:

  • Sie soll kurzfristig eine Art Klebeverbindung zwischen Schlauch und Flicken erzeugen, damit du den Schlauch nach wenigen Minuten schon wieder einsetzen kannst.
  • Sie soll eine weitgehende Kalt-Vulkanisation in Gang halten, bei der der Schwefel zwischen die Makromoleküle in Schlauch und Flicken springt und dort Verbindungsbrücken aufbaut. Dieser Prozess zieht sich über 12 Stunden.

Voraussetzungen für eine erfolgreiche Anwendung:

  • Es darf nicht zu viel und nicht zu wenig Gummilösung aufgetragen werden
  • Die in der Gummilösung enthaltenen Lösungsmittel müssen vollständig abgedampft sein vor dem Aufsetzen des Flickens, sonst wird die Vulkanisation behindert.

Ausreichend abgedampft ist die Lösung, wenn sie an der Oberfläche nicht mehr glänzend aussieht und wenn sie keine Fäden mehr zieht. In der Regel ist das nach 10 Minuten der Fall.

 

Der Flicken

Was die meisten nicht wissen: Die Kontaktfläche an einem hochwertigen Schlauchflicken ist lediglich “vorvulkanisiert”. Sie besteht also aus weitgehend “noch nicht” vulkanisiertem Roh-Kautschuk und ist somit vollständig offen für die Vernetzung über Schwefelketten. Deshalb ist diese Kontaktfläche Hersteller-seitig auch mit einer Abziehfolie aus Aluminium geschützt. Das verhindert eine vorzeitige Reaktion mit Umgebungs-Einflüssen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal an einem guten Schlauchflicken ist der gleichmäßige und fließende Auslauf der Wandstärke (Null-Auslauf). Dadurch wird ein zu starker Querschnitts-Sprung in der Randzone des Flickens vermieden. Das hätte nämlich negative Auswirkungen auf den Spannungsverlauf im Schlauch, wenn er im aufgepumpten Zustand unter Zugspannung steht und durch den normalen Fahrbetrieb belastet wird: Der Schlauch kann dann reißen, denn der sprunghafte Querschnitts-Übergang wirkt wie eine Sollbruchstelle.

Die Kontaktfläche am Flicken musst du nicht mit Gummilösung benetzen, solange du sicher bist, dass sie unvulkanisiert ist und aus Roh-Kautschuk besteht. Tust du es doch, schadet es nicht, solange die Lösungsmittel eben vollständig abdampfen können.

Fahrradschlauch flicken mit Fahrrad FlickzeugDoch wenn du einmal Flicken unbekannter Herkunft einsetzen musst (zum Beispiel auf Radreisen durch abgelegene Regionen), dann kann diese Vorbehandlung Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Reparatur sein. Du siehst es einem Flicken nämlich nicht an, ob die Kontaktfläche reaktionsfreudig vorbehandelt ist, oder eben nicht. Im Zweifel solltest du dann also auch den Flicken mit Gummilösung benetzen.

 

 

Das Andrücken des Flickens

Ist die Schlauchoberfläche perfekt vorbereitet und das Lösungsmittel aus der aufgetragenen Vulkanisierflüssigkeit abgedampft, wird der Flicken aufgesetzt und angedrückt. Der entscheidende Prozessparameter an dieser Stelle ist der “Druck”:

Je höher der Anpressdruck, desto tiefer springen die Schwefelketten zwischen die offen liegenden Makromolekülketten der beiden Flächen. Und desto stärker ist die spätere Haftung zwischen Schlauch und Flicken.

 

Die Haltbarkeit der Vulkanisierlösung

Damit das in der Vulkanisierflüssigkeit enthaltene Lösungsmittel sich nicht vorzeitig aus der Tube verflüchtigt, ist die Auslass-Öffnung unter der Verschlusskappe mit Aluminium versiegelt.

Sobald die Tube aber angebrochen ist, diffundieren die Lösungsmittel mit der Zeit über diese Kunststoff-Verschlusskappe nach draußen. Nach wenigen Wochen hat dieser Prozess die Zusammensetzung der Gummilösung dann derart stark verändert, dass sie für die Vulkanisation unbrauchbar geworden ist.

Versiegelt liegt die Haltbarkeit der Gummilösung laut Hersteller bei drei Jahren, gerechnet ab Abfülldatum. Dieses Abfülldatum findest du auf dem Tubenfalz: 3519 bedeutet z. B. Kalenderwoche 35, 2019. Ideale Bedingungen für eine Lagerung der Tuben sind 18 °C und die Vermeidung von Sonneneinstrahlung. Das gilt sowohl für versiegelte als auch für angebrochene Tuben.

Wenn die Tube in deiner Flickzeug Box schon in die Jahre gekommen ist, solltest du sie rechtzeitig gegen frische Ware austauschen:

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Alternative Flicken

Hast du keine Schlauchflicken zur Hand, kannst du dir auch mit anderen Materialien helfen. Dazu eignen sich zum Beispiel ausgeschnittene Flicken aus einem ausgedienten Fahrradschlauch.

Allerdings ist das lediglich ein Provisorium. Denn selbst bei perfekter Vorbehandlung (aufrauen und säubern) sind die offenliegenden Makromolekülketten nicht mit dem unvulkanisierten Roh-Kautschuk eines hochwertigen Schlauchflickens vergleichbar.

Ebenso ist es mit Flicken unbekannter Herkunft, die zwar aussehen wie Schlauchflicken, aber tatsächlich keine Kontaktfläche aus Roh-Kautschuk besitzen. Deshalb solltest du auch ausschließlich Flicken von renommierten Herstellern verwenden.

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Dennoch funktioniert die Vernetzung mit Schwefelketten am Provisorium, wenngleich die chemische Reaktionsbereitschaft deutlich geringer ausfällt. Umso mehr ist hier höchste Sorgfalt bei der Vorbehandlung der Klebefläche auf beiden Seiten (Flicken und Schlauch) angesagt.

Fahrradschlauch flickenUm den Null-Auslauf zu realisieren, kannst du den Flicken im Rahmen der Vorbereitungen an der Außenkante mit Feile oder grobem Schmirgel bearbeiten und somit dünner auslaufen lassen. Je gleichmäßiger der fließende Übergang zwischen Flicken und Schlauch, desto weniger anfällig ist der reparierte Schlauch am Ende gegen Einrisse an den Flickenrändern (siehe oben). Das gilt auch, wenn du einen originalen Schlauchflicken zerschneidest, um daraus mehrere Flicken herzustellen.

 

Fazit zum Fahrrad Flickzeug

Mit dem Wissen um die chemischen Zusammenhänge hält der Flicken natürlich nicht besser. Aber schaden kann es nicht, wenn du weißt, worauf zu achten ist, damit alles so funktioniert, wie es soll. Im Gegenteil. Und was denkst du, wie deine Kumpels staunen werden, wenn du plötzlich Ahnung von Schwefelketten hast ;)

 

 

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