Silikondichtungen behalten auch bei hohen Temperaturen und wechselnden Umgebungsbedingungen lange ihre Form. Der Grund dafür liegt in ihrem anorganischen Silicium-Sauerstoff-Rückgrat (Si-O-Si). Es erhält die Elastizität über einen großen Temperaturbereich. Bei Wärme dehnt sich Silikon meist kontrolliert aus, anstatt stark zu schrumpfen. Auch durch Sauerstoff aus der Umgebung wird es deutlich langsamer geschädigt als Elastomere mit rein organischen Kohlenstoffketten.
Wird das Material jedoch außerhalb seiner thermischen und mechanischen Grenzen eingesetzt oder kommt es mit feuchtem Heißdampf und aggressiven Medien in Kontakt, verändert sich sein Verhalten. Zusätzliche Vernetzungen machen das Silikon härter, verringern seine Rückstellkraft und senken am Ende den Kontaktdruck an den Dichtflächen.
In vielen Industriezweigen – von Heizungs- und Ofenanlagen über die Automobil- und Luftfahrttechnik bis zur Halbleiterfertigung – beeinflusst das Verhalten des Werkstoffs die Sicherheit und Lebensdauer einer Anlage. Hochwertig gefertigte Flachdichtungen und Platten, zum Beispiel Silikondichtungen vom Hersteller EDER, sind für starke und wiederkehrende Belastungen ausgelegt. Um die tatsächliche Lebensdauer zu bestimmen, genügt ein Blick auf die höchste Temperatur jedoch nicht. Auch Temperaturunterschiede, der Druckverformungsrest und das umgebende Medium müssen gemeinsam betrachtet werden.
Wie verhalten sich Silikondichtungen bei hohen Temperaturen?
Bei dauerhafter Hitze bleibt Silikonkautschuk vergleichsweise stabil. Organische Gummisorten wie NBR oder EPDM verhärten und verspröden bei länger andauernden Temperaturen über 120 °C oft schnell. Das dreidimensionale Netzwerk vollständig vulkanisierter Silikone bleibt dagegen über einen großen Bereich erhalten. Die Bindung zwischen Silicium und Sauerstoff ist stärker als viele typische Bindungen in Kohlenstoffketten. Dadurch wird ein Zerfall bei mittlerer Wärmezufuhr deutlich verlangsamt.
Wärme führt trotzdem zu einer physikalischen Änderung des Volumens. Hochwertiges Silikon schrumpft bei Hitze normalerweise nicht stark. Die lineare Schrumpfung liegt meist deutlich unter 1 % und kann durch die Zusammensetzung des Materials fast auf null reduziert werden. Stattdessen dehnt sich das Polymer in alle Richtungen aus. In einer geschlossenen Dichtungsnut kann dadurch der innere Anpressdruck steigen. Bei der Konstruktion muss dieser Effekt eingeplant werden, damit Flansche nicht zu stark belastet werden.
Welche Temperaturbereiche halten Silikondichtungen aus?
Industrielle Standardsilikone werden meist für Temperaturen von etwa −60 °C bis rund +200 °C im Dauerbetrieb eingesetzt. Grundpolymere mit Füllstoffen wie pyrogenem Siliciumdioxid decken diesen Bereich ab. Auch bei starkem Frost bleiben solche Dichtungen flexibel und brechen nicht wie Glas.
Spezielle Mischungen für hohe Temperaturen erweitern diesen Bereich. Hitzestabilisierende Metalloxide, zum Beispiel Eisen- oder Ceroxide, und eine angepasste Siloxan-Chemie ermöglichen dauerhafte Betriebstemperaturen von etwa 250 °C bis 285 °C. Bei kurzen Temperaturspitzen – etwa während eines thermischen Reinigungszyklus oder bei einer industriellen Spitzenlast – können besonders leistungsfähige Silikone auch Werte über 300 °C aushalten, ohne sofort ihre innere Festigkeit zu verlieren.
Warum die 250-°C-Grenze nicht für jedes Silikon gilt
In vielen technischen Datenblättern wird 250 °C als auffälliger Grenzwert genannt. Das bedeutet jedoch nur selten, dass die Dichtung dauerhaft bei dieser Temperatur betrieben werden darf. Viele handelsübliche Silikonmassen und Formkautschuke erreichen diesen Wert nur für kurze Zeit. Ein dauerhafter Einsatz an dieser Grenze verkürzt bei Standardmischungen die Lebensdauer stark.
Die tatsächliche Temperaturbeständigkeit hängt auch vom Vernetzungssystem und von der Zusammensetzung ab. Platinvernetzte Flüssigsilikone (LSR) reagieren bei Hitze anders als peroxidisch gehärtete Hochtemperatur-Festsilikone (HCR) oder bei Raumtemperatur vulkanisierende 1K-Pasten (RTV). Wer annimmt, dass jedes Silikonprodukt dauerhaft 250 °C aushält, riskiert einen frühen Ausfall im Dichtspalt.
Wie verändern Hitze und lange Wärmebelastung die Dichtung?
Eine lange Wärmeeinwirkung setzt im Elastomer zwei Vorgänge in Gang: Kettenspaltung durch thermo-oxidativen Abbau und zusätzliche Vernetzung. In normaler Luft überwiegt meist die Nachvernetzung. Dabei entstehen weitere chemische Verbindungen zwischen freien Siloxanketten. Das Material wird nach und nach härter. Die steigende Shore-A-Härte geht direkt mit einer geringeren Bruchdehnung einher.
Am Bauteil zeigt sich dieser Vorgang vor allem durch einen höheren Druckverformungsrest, auch Compression Set genannt und nach ISO 815-1 geprüft. Wird die Dichtung über viele hundert Betriebsstunden zusammengedrückt und erhitzt, kann sie sich nicht mehr vollständig elastisch zurückbilden. Kühlt das System wieder ab, bleibt das Profil teilweise verformt. Der Kontaktdruck an den Dichtflächen sinkt. Auf diese Weise können langsam kleine Leckagen entstehen. Wer mit Silikon und PTFE im Hochtemperaturbereich arbeitet, findet weitere Informationen unter Eder Belts
Wie reagieren Silikondichtungen auf wechselnde Umgebungsbedingungen?
In der Praxis arbeiten Dichtungen selten unter gleichbleibenden Laborbedingungen. Häufig wechseln sich Temperaturzyklen, Feuchtigkeit, unterschiedliche Betriebsdrücke und Witterungseinflüsse ab. Silikon ist zwar sehr widerstandsfähig, doch das Zusammenspiel dieser Belastungen stellt hohe Anforderungen an die Dichtung.
Das Elastomer muss sich laufend an veränderte Spaltmaße anpassen, Scherkräfte aufnehmen und gleichzeitig Flüssigkeiten und Gase zuverlässig zurückhalten. Ob die Dichtung lange funktioniert, hängt davon ab, wie gleichmäßig sich ihre Eigenschaften unter den gesamten Belastungen verhalten.
Temperaturwechsel zwischen heiß und kalt
Schnelle Wechsel zwischen großer Hitze und starkem Frost belasten das molekulare Gefüge. Silikon hat im Vergleich zu Metallen einen relativ hohen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von etwa 200 bis 300 μm/m·°C. Kühlt eine erwärmte Baugruppe schnell ab, zieht sich die Silikondichtung stärker und schneller zusammen als das umgebende Flanschgehäuse.
Hier spielt das Verhalten bei niedrigen Temperaturen eine wichtige Rolle, das unter anderem nach ISO 815-2 geprüft wird. Silikone haben oft eine Glasübergangstemperatur von unter −100 °C. Bei üblichen Frostzyklen kommt es deshalb nicht zu einer Kristallbildung. Starke Temperaturunterschiede verlangen trotzdem eine ausreichend flexible Dichtung. Ist das Material durch Hitze bereits spröde geworden, können wiederholte Zug- und Scherkräfte an den Flanken schnell kleine Scherrisse verursachen.
Feuchtigkeit, Wasser, Dampf und Kondensation
Gegenüber kaltem oder mäßig warmem Wasser ist Silikon sehr wasserabweisend und stabil. Die Dichtwirkung bleibt meist erhalten. Eine Quellung durch reines Wasser ist in der Regel sehr gering. Anders sieht es bei Heißdampf oder dauernder Kondensation aus.
Die vergleichsweise offene Struktur der Molekülketten sorgt dafür, dass Silikonkautschuk Gase und Dampf relativ leicht durchlässt. Heißer Wasserdampf kann in das Elastomer eindringen. Bei hohen Temperaturen kann er die hydrolytische Spaltung der Siloxanbrücken, also eine Depolymerisation, beschleunigen. Bei ungeeigneten Silikontypen wird das Material dadurch langsam weicher und verliert an Festigkeit. Wenn Feuchtigkeit immer wieder trocknet und erneut kondensiert, bilden sich örtliche Bereiche mit besonders schneller Alterung.
UV-Strahlung, Ozon und Witterung
Im Außenbereich ist Silikon vielen organischen Elastomeren überlegen. Die Si-O-Hauptkette ist widerstandsfähiger gegen die Energie des UV-Lichts. Deshalb versprödet Silikon durch Sonnenstrahlung nur langsam. Auch Ozon verursacht kaum die typischen Spannungsrisse, die bei ungesättigten Kohlenwasserstoffkautschuken schon nach kurzer Zeit auftreten können.
Viele Jahre im Freien hinterlassen dennoch Spuren. Eine Verbindung aus starker UV-Strahlung, Ozon und Wärme kann an der Oberfläche eine zusätzliche Vernetzung auslösen. Die Shore-A-Härte steigt dann etwas, während die Bruchdehnung messbar sinkt. Bei starren Gehäuseanschlüssen ist das meist unproblematisch. Bei Fugen, die ständig bewegt werden, kann die dünne spröde Oberflächenschicht jedoch die Beständigkeit gegen wiederholtes Biegen verringern.
Druck, Bewegung und thermische Ausdehnung
Bei wechselndem Druck und einer Bewegung zwischen den Flanschen verhält sich Silikon viskoelastisch. Steigt die Temperatur, dehnt sich das Elastomer aus. Dadurch kann es Fertigungstoleranzen und eine leichte Aufbiegung der Flansche ausgleichen. In Anwendungen wie Brennstoffzellen, 5G-Basisstationen oder Pressformen aus Kohlefaser wird diese Wärmeausdehnung gezielt genutzt, um einen gleichmäßigen Anpressdruck aufzubauen.
Problematisch wird die Ausdehnung, wenn die Fuge bereits zu voll ist. Elastomere lassen sich kaum zusammendrücken und haben eine Poissonzahl nahe 0,5. Bei einer Volumenzunahme braucht das Silikon deshalb Platz zum Ausweichen. Fehlt dieser Raum in der Nut, steigen die Scherkräfte an den Kanten stark an. Dann können Quetschbrüche, ein Herausdrücken des Materials in Spalte oder dauerhafte Verformungen entstehen. Nach einer Entlastung kann die Dichtung dadurch undicht werden.
Wie beeinflussen Chemikalien und Medien die Dichtungsleistung?
In vielen Anwendungen wird die Lebensdauer einer Silikondichtung nicht nur durch die Temperatur begrenzt. Auch das Medium, das abgedichtet werden soll, kann den Werkstoff angreifen. Gase, Flüssigkeiten und Schmierstoffe können eine Quellung oder chemische Abbauvorgänge auslösen. Dadurch nimmt die mechanische Festigkeit ab.
Für die richtige Auswahl muss zwischen unkritischen Medien und aggressiven Stoffen unterschieden werden. Einige Substanzen greifen direkt in das Polymernetzwerk ein. Andere lösen Bestandteile aus der Mischung oder verändern die Weichheit der Dichtung.
Verhalten gegenüber Ölen, Kraftstoffen und Lösungsmitteln
Standardsilikone aus VMQ sind gegenüber aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen empfindlich. Benzin, Dieselkraftstoff, Toluol und chlorierte Lösungsmittel können schnell in die Polymermatrix eindringen. Die Dichtung quillt stark. Gleichzeitig sinken ihre Reißfestigkeit und ihre Fähigkeit zur elastischen Rückstellung.
Bei mineralischen Schmierölen und Fetten hängt die Beständigkeit von den enthaltenen Zusatzstoffen und von der Temperatur ab. Dickflüssige Motor- und Getriebeöle können von speziellen Hochtemperaturmischungen bis zu bestimmten Grenzen vertragen werden. Enthalten die Öle jedoch aggressive Verschleißschutzmittel oder kommen saure Verbrennungsprodukte aus Blow-by-Gasen hinzu, kann Standardsilikon schnell versagen. Das aufgenommene Medium macht die Dichtung dann sehr weich oder löst die Flanken vollständig auf.
Warum die Medienbeständigkeit vom jeweiligen Silikontyp abhängt
Die Beständigkeit gegen Chemikalien wird vor allem durch die Seitenketten der Moleküle bestimmt. Herkömmliches Dimethylsilikon enthält überwiegend Methylgruppen. Werden andere funktionelle Gruppen eingebaut, ändern sich die Eigenschaften des Werkstoffs deutlich:
- Fluorsilikon (FVMQ): Trifluorpropylgruppen in der Hauptkette sorgen für eine sehr gute Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Öle und Lösungsmittel. Der nutzbare Temperaturbereich reicht meist von etwa −60 °C bis über 200 °C.
- Phenylsilikon (PVMQ): Phenylgruppen verbessern die Beständigkeit gegen Strahlung und tiefe Temperaturen. Außerdem verringern sie den Durchtritt von Gasen in einer aggressiven Umgebung.
- Spezialgefüllte HT-Silikone: Inerte Nanofüllstoffe oder säurebindende Zusätze schützen die Siloxanketten vor einer Spaltung durch Wasser oder Chemikalien in korrosiven Umgebungen.
Die Auswahl des passenden Silikontyps ist deshalb mehr als eine kleine Produktvariante. Sie bestimmt, wie stabil das gesamte Dichtungssystem über viele Jahre bleibt.
Welche Risiken entstehen bei falscher Temperatur- oder Materialwahl?
Wird eine Dichtung außerhalb ihrer angegebenen Grenzen eingesetzt, fällt sie meistens nicht sofort aus. Die Schädigung entwickelt sich in mehreren Stufen. Dabei verliert das Elastomer nach und nach seine wichtigsten Funktionen: die elastische Verformbarkeit und den gleichmäßigen Kontaktdruck.
Die Folgen reichen von kleinen Tropfverlusten über die Verunreinigung empfindlicher Prozessmedien bis zu schweren Schäden an Motoren, Heizungsanlagen oder chemischen Reaktoren.
Aushärten, Verspröden und Rissbildung
Wird Standardsilikon dauerhaft über seiner zulässigen Gebrauchstemperatur betrieben, nimmt die zusätzliche Vernetzung weiter zu. Die Polymerketten können sich auf mikroskopischer Ebene immer weniger bewegen. Aus dem elastischen Werkstoff wird mit der Zeit eine harte, glasähnliche Schicht.
In diesem Zustand kann das Material Druckspitzen und Vibrationen nicht mehr ausreichend abfedern. Zuerst entstehen feine Risse an stark belasteten Kanten. Bei weiterer Belastung wachsen diese Risse durch den gesamten Dichtungsquerschnitt. Es kann zu einem plötzlichen Bruch und zu großen Leckagen kommen.
Verlust von Elastizität und Haftung
Ein weiteres Problem ist das sogenannte „Debonding“, also das Ablösen der Dichtung vom Untergrund. Das passiert besonders häufig bei pastösen Dichtstoffen, die nicht vollständig ausgehärtet sind oder auf einem ungeeigneten Werkstoff verarbeitet wurden. Bei hohen Temperaturen bewegen sich die freien Ketten in einem unvollständig vernetzten Silikon stärker. Dadurch wird die Haftung zwischen Dichtung und Untergrund schwächer.
Minderwertige Mischungen können bei Wärme außerdem flüchtige Spaltprodukte oder nicht verträgliche Weichmacher an die Oberfläche abgeben. Dort bildet sich ein schmieriger Film zwischen Untergrund und Dichtstoff. Die Dichtung löst sich teilweise ab. Feuchtigkeit und aggressive Medien dringen unter die Fuge, bis die Haftverbindung vollständig versagt.
Undichte Stellen durch falsche Bewegungsaufnahme
Jede Fuge bewegt sich in einem gewissen Maß. Dehnt sich ein Bauteil durch Wärme stärker aus als angenommen, muss die Silikondichtung diese Bewegung aufnehmen können. Wurde ein zu harter Dichtstoff oder ein Material mit geringer Dauerdehnung gewählt, kann es der Bewegung nicht elastisch folgen.
Die Dichtung wird dann überdehnt, dauerhaft verformt oder reißt in der Mitte. Kühlt das Bauteil anschließend ab, schließt sich der entstandene Hohlraum nicht mehr vollständig. Besonders bei Fugen mit unterschiedlichen Breiten können ungeeignete Materialien wiederkehrende Leckagen verursachen. Durch ein stärkeres Anziehen der Flanschschrauben lassen sich solche Schäden meist nicht dauerhaft beheben.
Welche Arten von Silikondichtungen eignen sich für Wärme und wechselnde Bedingungen?
Für unterschiedliche Temperaturen und Umgebungen gibt es viele Arten von Silikondichtungen. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Aushärtung, ihrer Konsistenz und den verwendeten Zusatzstoffen.
Für jede Anwendung muss das Produkt passend zu den tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewählt werden. So lassen sich unnötige Kosten durch eine zu große Auslegung ebenso vermeiden wie Schäden durch eine zu geringe Beständigkeit.
Hochtemperatursilikon für Öfen, Heizungen und Motoren
Hochtemperatursilikone sind häufig an ihrer roten, kupferfarbenen oder anthrazitgrauen Farbe zu erkennen. Sie gehören zu den Silikonen mit der höchsten Hitzebeständigkeit. Spezielle Zusätze in der Siloxanmischung erhalten ihre Festigkeit bei Temperaturen von über 300 °C.
Sie werden vor allem im industriellen Ofenbau, an Kaminrohren, in Abgasanlagen und in Fahrzeugen eingesetzt, zum Beispiel an Ventildeckeln, Ölwannen oder Thermostatgehäusen. Neben einer hohen Temperaturbeständigkeit halten sie Motorölen und Schmierstoffen besser stand. Auch wechselnde Druckbelastungen können sie gut aufnehmen.
Sanitärsilikon für feuchte Räume
Im Sanitärbereich steht weniger die extreme Hitze im Vordergrund. Wichtiger sind der dauernde Kontakt mit Wasser, Reinigungsmitteln und biologischen Einflüssen. Sanitärsilikone enthalten deshalb meist pilz- und bakterienhemmende Zusätze. Diese erschweren Schimmelwachstum auf der feuchten Oberfläche der Fuge.
Ihr Temperaturbereich liegt meist bei etwa −40 °C bis +150 °C. Das reicht für Haushalte und viele gewerbliche Anlagen aus. Sanitärsilikon härtet elastisch aus und bildet schnell eine Haut. Schnell härtende Varianten können nach etwa zwei Stunden wasserbeständig sein. Für dauerhaft heiße oder stark chemisch belastete Industrieanlagen sind sie jedoch kein Ersatz für Hochtemperaturtypen.
Glasersilikon für Glas- und Fensteranschlüsse
Glasersilikone werden für durchsichtige und dem Wetter ausgesetzte Übergänge zwischen Glas, eloxiertem Aluminium, Holz und beschichteten Kunststoffen verwendet. Ihr Temperaturbereich reicht meist von etwa −60 °C bis +200 °C.
Sie halten UV-Strahlung und Alterung sehr gut stand. Im Sonnenlicht vergilben sie kaum und haften gut auf glatten, nicht saugenden Oberflächen. Außerdem müssen sie starke Scherbewegungen ausgleichen. Diese entstehen durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Fensterglas und Rahmen an heißen Sommertagen.
Sauer vernetzendes und neutral vernetzendes Silikon im Vergleich
Bei pastösen Silikondichtstoffen ist das Vernetzungssystem ein wichtiges Auswahlmerkmal. Es beeinflusst die Haftung, den Geruch während der Verarbeitung und die Verträglichkeit mit anderen Materialien:
| Eigenschaft | Sauer (essigvernetzend / Acetat) | Neutral (Oxim- / Alkoxyvernetzend) |
| Geruch bei Verarbeitung | Starker, saurer Essiggeruch | Kaum Geruch bis mild |
| Reaktionscharakter | Während der Aushärtung wird Essigsäure abgespalten | Alkohole oder Oxime werden abgespalten; die Reaktion ist chemisch neutral |
| Aushärtegeschwindigkeit | Sehr schnell, rasche Hautbildung | Etwas langsamer, längere Zeit bis zur vollständigen Aushärtung |
| Substratverträglichkeit | Nicht für säureempfindliche Metalle wie Messing oder Kupfer sowie für alkalische Putze und Kalk geeignet; Korrosion ist möglich | Meist mit Metallen, Kunststoffen, Beton, Naturstein und Mauerwerk verträglich |
| Typische Anwendungen | Standardsanitär, Glas- und Keramikfugen | Industrie, Motorenbau und Bewegungsfugen im Bau |
Wie lässt sich eine hitzebeständige Silikondichtung richtig auswählen?
Die passende Silikondichtung wird anhand aller Betriebsbedingungen ausgewählt. Allgemeine Katalogwerte reichen im Maschinen- und Apparatebau oft nicht aus und können zu einem frühen Ausfall führen.
Konstrukteure und Mitarbeiter der Instandhaltung sollten die Anforderungen in einer klaren Liste festhalten. Dazu gehören Temperatur, mechanische Belastung, Bewegungen, Untergrund und das abzudichtende Medium.
Betriebstemperatur, Spitzentemperatur und Einwirkdauer prüfen
Zuerst muss das genaue Temperaturprofil feststehen. Handelt es sich um eine gleichbleibende Temperatur von beispielsweise 180 °C über 8.000 Betriebsstunden? Oder treten kurze Spitzen von 280 °C auf, die während eines Spülvorgangs jeweils 15 Minuten dauern?
Kurze Spitzen können viele Standardsilikone überstehen. Eine dauerhafte Belastung von mehr als 220 °C verlangt dagegen meist eine spezielle Hochtemperaturmischung. Wie lange die Dichtung den Spitzenwert aushalten muss, bestimmt den nötigen Sicherheitsabstand bei der Werkstoffauswahl.
Untergrund, Fugenbreite und erwartete Bewegung berücksichtigen
Auch eine hochwertige Dichtung kann versagen, wenn ihre Form nicht zur Bewegung des Bauteils passt. Es muss berechnet werden, wie weit sich die Flansche bei der höchsten Temperatur voneinander entfernen. Danach werden Breite und Tiefe der Fuge festgelegt.
Auch die Verträglichkeit mit dem Untergrund muss geprüft werden. Auf rauen oder oxidierten Metallen sowie auf porösen mineralischen Oberflächen ist eine gute Benetzung des Silikons besonders wichtig. Je nach Untergrund können spezielle Mischungen ohne Primer oder ein geeigneter Haftvermittler nötig sein. So bleibt die Verbindung langfristig stabil.
Technisches Datenblatt und Herstellerfreigabe vergleichen
Ein Datenblatt enthält mehr als Angaben zur Zugfestigkeit. Besonders relevant sind der Druckverformungsrest bei der geplanten Temperatur, der nach thermischer Alterung gemessene Reißdehnungswert und vorhandene Prüfzeichen.
In sensiblen Bereichen wie Lebensmittelverarbeitung, Medizintechnik und Automobilzulieferung sind offizielle Freigaben erforderlich. Dazu gehören beispielsweise FDA, BfR, UL94 für den Brandschutz oder Vorgaben eines Fahrzeugherstellers. Fehlt eine geforderte Zertifizierung, kann der Betreiber bei einem Schaden rechtlich verantwortlich sein.
Silikondichtung, Dichtband und Formteil passend zur Anwendung wählen
Je nach Montage und Bauform kommen verschiedene Produkte infrage:
- Flüssigdichtstoffe und pastöse Silikone: Sie eignen sich für unregelmäßige Konturen, größere Spalte und vor Ort hergestellte Dichtungen nach dem FIPG-Verfahren. Die Aushärtezeit muss jedoch eingehalten werden.
- Selbstklebende Reparaturbänder (Repair Tapes): Dabei handelt es sich um reines, noch nicht vulkanisiertes Silikon ohne Klebstoffschicht. Es wird unter Zug um Rohre oder Kabel gewickelt und verbindet sich selbst zu einer gleichmäßigen Hülle. Viele Produkte bieten eine Durchschlagfestigkeit von bis zu 8.000 V und funktionieren bei etwa −60 °C bis +260 °C.
- Präzise Formteile und Flachdichtungen: Diese Elastomerprofile werden aus Platten geschnitten oder gespritzt. Sie bieten einen festgelegten Querschnitt, benötigen keine Aushärtezeit und besitzen durch die kontrollierte Vulkanisation im Werk eine gleichmäßige Struktur.
Wie wird Silikon bei hohen Temperaturen fachgerecht verarbeitet?
Auch ein modernes Hochleistungssilikon funktioniert nicht zuverlässig, wenn es falsch verarbeitet wird. Hohe Temperaturen machen Montagefehler besonders schnell sichtbar.
Eine zuverlässige Verarbeitung beginnt mit der Vorbereitung der Oberflächen und endet mit dem langsamen Aufheizen des fertigen Dichtsystems.
Untergrund reinigen, trocknen und vorbereiten
Die Oberflächen müssen trocken und frei von Fett, Staub und Rost sein. Öl, Trennmittel und Ruß verhindern den direkten Kontakt zwischen Silikon und Untergrund. Gereinigt wird am besten mit einem rückstandsfrei verdunstenden Mittel wie Isopropanol oder einem speziellen Silikonreiniger. Haushaltsreiniger mit rückfettenden Bestandteilen sind ungeeignet.
Bei anspruchsvollen Metallflächen wie Edelstahl, Messing oder Aluminium kann ein leichtes Anrauen die Oberfläche vergrößern. Danach wird ein passender Primer gleichmäßig aufgetragen. Erst wenn der Haftvermittler vollständig abgelüftet ist, darf das Silikon eingebracht werden.
Richtige Fugengeometrie und Schichtdicke einhalten
Eine ungleichmäßige oder zu dicke Schicht ist ein häufiger Fehler. Pastöse Dichtstoffe brauchen Feuchtigkeit aus der Umgebung, um auszuhärten. Ist die Raupe zu dick, bleibt der Kern lange weich. Bei späterer Erwärmung können eingeschlossene Reste plötzlich verdampfen oder schädliche Gasblasen bilden.
Eine Haftung an drei Seiten der Fuge muss vermieden werden. Das Silikon sollte nur an zwei gegenüberliegenden Flanken haften, damit es sich im Fugenraum frei dehnen kann. Dafür wird eine nicht haftende Hinterfüllschnur, zum Beispiel aus geschlossenzelligem PE-Schaum, eingelegt. Für Bewegungsfugen gilt als einfache Regel: Die Fugenbreite sollte ungefähr doppelt so groß sein wie die Fugentiefe.
Aushärtezeit vor der ersten Wärmebelastung beachten
1K-RTV-Silikone härten von außen nach innen aus. Dafür benötigen sie Feuchtigkeit aus der Luft. Bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte beträgt die Geschwindigkeit meist etwa 2 bis 3 Millimeter pro 24 Stunden. Bei mehr als 70 % Luftfeuchte kann die Oberfläche klebrig bleiben. Bei sehr trockener Luft läuft die Reaktion langsamer ab.
Wird die Dichtung vor dem Ende der Vernetzung auf mehr als 60 °C erhitzt, beginnen die noch nicht fest verbundenen Polymerketten sich zu bewegen. Das weiche Material kann Spaltprodukte abgeben, Blasen bilden und seine Haftung verlieren. Es kann dauerhaft unvollständig vernetzt bleiben. Vor der Inbetriebnahme muss deshalb ausreichend Zeit zum Aushärten eingeplant werden.
Temperatur langsam erhöhen und die Dichtung kontrollieren
Nach der Aushärtung sollte ein System mit Hochtemperatursilikon zunächst stufenweise auf die Betriebstemperatur gebracht werden. Ein direktes Aufheizen auf 200 °C oder mehr kann die frische Verbindung durch thermische Scherkräfte überlasten.
Durch mehrere Temperaturstufen können kleine Moleküle und verbliebene flüchtige Bestandteile langsam entweichen. So wird die Dichtungsstruktur weniger belastet. Während des ersten Aufheizens sollte geprüft werden, ob Rauch, Blasen oder Risse an der Fuge auftreten.
Wann muss eine Silikondichtung geprüft oder ersetzt werden?
Silikondichtungen benötigen meist wenig Wartung, sind aber nicht unbegrenzt haltbar. Wiederkehrende Temperaturwechsel, Kontakt mit Medien und mechanische Vibrationen führen mit der Zeit zu einer Alterung des Werkstoffs.
Damit es nicht zu ungeplanten Stillständen sowie Umwelt- oder Sicherheitsproblemen kommt, sollten Industrieanlagen feste Regeln für Prüfungen und vorbeugende Wechsel festlegen.
Sichtbare Risse, Verfärbungen und Ablösungen erkennen
Eine Sichtprüfung liefert erste Hinweise auf den Zustand der Dichtung. Wird ein ursprünglich transparenter, weißer oder grauer Dichtstoff deutlich dunkler oder braun, kann das auf einen weit fortgeschrittenen Abbau durch Wärme und Sauerstoff hindeuten.
Auch feine Risse, die an eine Krokodilhaut erinnern, eine kalkig-weiße Oberfläche oder der Verlust der gummiartigen Elastizität sind Warnzeichen. Die Elastizität lässt sich vorsichtig durch eine Druckprobe prüfen. Löst sich die Dichtung an einzelnen Stellen vom Flansch oder bilden sich feuchte Ränder, ist ihre Barrierewirkung stark beeinträchtigt.
Dichtheitsprüfung nach starken Temperaturwechseln
Nach besonderen Belastungen sollte die Dichtung besonders genau geprüft werden. Dazu gehören Notabschaltungen, Reinigungs- und Sterilisationszyklen (SIP/CIP) sowie sehr kalte Betriebsphasen. Gealterte Dichtungen ziehen sich bei Kälte stärker zusammen und können ihre Rückstellkraft nicht mehr vollständig aufbauen. Leckagen treten deshalb oft beim Abkühlen auf.
Differenzdruckmessungen, Vakuumprüfungen oder Prüfgasverfahren wie eine Helium-Lecksuche können kleine Leckpfade sichtbar machen, bevor Flüssigkeit oder Gas nach außen tritt. Sinkt der gemessene Kontaktdruck unter den für das Medium nötigen Wert, muss die Dichtung sofort ersetzt werden.
Wartungsintervalle für dauerhaft belastete Dichtungen
Bei wichtigen Industrieanlagen sollte eine Dichtung nicht erst nach dem Auftreten einer Leckage gewechselt werden. Auf Grundlage der Betriebsdaten und der tatsächlichen Belastungen werden feste Standzeiten festgelegt. Bei stark beanspruchten Aggregaten im Dauerbetrieb ist eine jährliche Prüfung sinnvoll. Je nach mittlerer Betriebstemperatur kann ein Austausch nach zwei bis drei Jahren angebracht sein.
Moderne Wartungskonzepte setzen zunehmend auf vorausschauende Verfahren, die als Predictive Maintenance bezeichnet werden. Mit nichtlinearen Finite-Elemente-Simulationen (FEM) lässt sich berechnen, wie der Kontaktdruck durch Kriechen und zusätzliche Vernetzung mit der Zeit abnimmt. Werden diese Berechnungen mit Sensornetzwerken im Gehäuse verbunden, können lokale Temperaturspitzen und Gehäusedehnungen erfasst werden. So lässt sich die verbleibende Lebensdauer einer Silikondichtung genauer abschätzen. Der Austausch erfolgt dann, wenn die Materialreserve tatsächlich aufgebraucht ist, ohne unnötige Stillstandszeiten zu verursachen.
