O-Ring Beständigkeitsliste: Medien richtig prüfen

Was ist eine O-Ring Beständigkeitsliste?

Welcher O-Ring Werkstoff ist die beste Antwort auf die Summe aller Betriebsbedingungen? Davon, wie gut Konstrukteure diese Frage in der Auslegungsphase einer Abdichtung beantworten, hängt deren dauerhafte Zuverlässigkeit ab. Eine Beständigkeitsliste ordnet einem Kontaktmedium die Werkstoffe zu, die ihm standhalten. Sie ist damit das wichtigste Hilfsmittel, um in der frühen Auslegungsphase eine erste Vorauswahl zu treffen.

Natürlich lassen sich Dichtungen im Rahmen der Wartung durch ein anderes Material austauschen, doch das geht nicht immer ohne weitere technische Eingriffe. Denn manche O-Ring Werkstoffe erfordern unterschiedlich gestaltete Einbauräume. Darum findet bei der Werkstoffauswahl idealerweise von Anfang an eine umfassende Betrachtung der Betriebsbedingungen statt. Dabei haben die Kontaktmedien eine besonders große Bedeutung, denn das Basispolymer entscheidet im Wesentlichen über die Medienbeständigkeit eines O-Ring Werkstoffes.

Wenn Sie konkret eine Medienbeständigkeit prüfen wollen, nutzen Sie gerne unser Tool. Die O-Ring Beständigkeitsliste bewertet Ihr Medium für die wichtigsten Werkstoffe auf einen Blick.

Was bedeutet Medienbeständigkeit?

Nahezu alle O-Ring Werkstoffe zeichnen sich durch ihre elastischen Eigenschaften aus. Sie sind dafür verantwortlich, dass sich die Dichtungselemente in der Einbaulage flexibel verformen können. Dadurch gleichen sie kleine Unebenheiten in der Oberfläche von Maschinenteilen aus. Schließlich kann sich der Dichtspalt beispielsweise durch mechanische Einflüsse über die Zeit verändern.

Die Betriebsbedingungen wirken sich nicht nur auf die abzudichtenden Maschinenteile aus, sondern auch auf die O-Ringe selbst. Mit der Zeit können sie nämlich zu Veränderungen in der Werkstoffzusammensetzung führen. Neben Temperaturen verursachen vor allem aggressive Medien diese Prozesse, wenn sie in den Kontakt mit den O-Ringen kommen. Dabei lassen sich zwei Wirkprinzipien unterscheiden.

Ähnlich wie der Angriff durch aggressive Medien kann auch die Temperatureinwirkung die elastischen Eigenschaften von O-Ringen in Mitleidenschaft ziehen. So führt zu große Hitze zum dauerhaften Verlust eines Teils des elastischen Rückstellvermögens. Das zeigt der Druckverformungsrest: Nachdem das Material unter Temperatureinwirkung für eine bestimmte Zeit definierten Verformungskräften unterliegt, wird es entlastet und wieder auf Raumtemperatur gebracht. Je geringer die bleibende Verformung, desto mehr Elastizität ist erhalten geblieben.

Kontaktmedium und Temperatur beeinflussen gegenseitig ihre Wirkung auf den Elastomerwerkstoff. So kann die Temperatur die chemische Wechselwirkung von Medium und Dichtungswerkstoff beschleunigen oder verlangsamen. Die Prüfung des Druckverformungsrests findet nach der gängigen Norm an Luft statt. Andere Kontaktmedien wie Öl oder Dampf führen je nach Medienbeständigkeit des vorliegenden Werkstoffes oft zu ganz anderen Ergebnissen.

Wie liest man eine Beständigkeitsliste richtig?

Der chemische Aufbau des Basispolymers, die Vernetzung und die Zusatzstoffe: Diese Freiheitsgrade entscheiden über die Widerstandskraft von O-Ringen gegen den Medienangriff. Daher gibt es auch innerhalb eines Basispolymers unterschiedlich ausgeprägte Medienbeständigkeiten. Beispielsweise sorgt bei EPDM eine peroxidische Vernetzung für eine bessere Haltbarkeit im Kontakt mit Wasser als eine Schwefelvernetzung.

Dennoch lassen sich für die wichtigsten Basispolymere allgemeine Beständigkeitsprofile angeben. Sie sind jedoch nur ein erster Anhaltspunkt für die technische Auslegung, da die Medienbeständigkeit erst im Zusammenhang mit den jeweiligen Betriebstemperaturen im Detail aussagekräftig wird. Die folgende Übersicht fasst die Beständigkeitsprofile der wichtigsten O-Ring Werkstoffe zusammen.

FFKM

Die Besonderheit von FFKM liegt in der allgemein hohen Beständigkeit gegenüber Chemikalien. Zusammen mit der guten mechanischen Belastbarkeit macht diese Eigenschaft den Werkstoff für sehr viele Anwendungsbereiche geeignet. Gegenwärtig handelt es sich bei FFKM um den Dichtungswerkstoff mit der ausgeprägtesten chemischen Beständigkeit.

FEP

FEP weist eine ähnlich gute Chemikalienbeständigkeit wie FFKM auf. Damit ist FEP in Sachen Medienbeständigkeit eine preiswerte Alternative zum kostenintensiven FFKM. FEP kann aber nicht die gesamte Bandbreite von FFKM abdecken, weil sich seine Widerstandskraft gegen aggressive Medien über ein schmaleres Temperaturband erstreckt. So liegt der Einsatzbereich von FEP zwischen −60 und +205 °C. FFKM kann Hitze bis über 300 °C standhalten.

FKM

FKM teilt sich die Polymerbasis mit FFKM, ist jedoch nur teilweise fluoriert statt vollständig wie FFKM. Dementsprechend ist die Beständigkeit gegenüber Chemikalien unter FFKM angesiedelt. Auch das Hochtemperaturverhalten ist weniger gut, sodass 200 °C an Luft das dauerhafte Maximum darstellen. Im Kontakt mit heißem Dampf sollten FKM O-Ringe keinen Temperaturen ausgesetzt werden, die 120 °C übersteigen.

EPDM

Bei EPDM sticht vor allem die sehr gute Beständigkeit gegen Heißwasser und Dampf hervor. Die Beständigkeit erstreckt sich auch auf heiße Luft. Der Sauerstoff greift das Material jedoch an, sodass die Heißluftbeständigkeit auch die Haltbarkeit in heißem Wasser und Dampf limitiert. EPDM O-Ringe von guter Qualität sind bis 170 °C in Heißwasser und Dampf einsetzbar. Pflanzliche und tierische Öle oder Fette greifen das Material an.

NBR

NBR ist vor allem gegen Produkte auf der Basis von Mineralöl beständig. Dazu gehören unter anderem Erzeugnisse wie Benzin- und Dieselkraftstoff. Die obere Grenze der Dauertemperatur liegt bei 120 °C. Wasserdampf stellt eine der wichtigsten Schwächen des Werkstoffes dar.

Wichtig: Bei der folgenden Tabelle handelt es sich um eine stark vereinfachte O-Ring Beständigkeitsliste. Wenn Sie konkret eine Medienbeständigkeit prüfen wollen, nutzen Sie gerne unser Medienbeständigkeits-Tool.

Beständigkeitsstufen und Quellung verstehen

Kommt es während des Betriebs zum Ausfall einer Dichtung, sollte unbedingt eine Schadensanalyse erfolgen. Sie gibt Aufschluss darüber, welche Wechselwirkungen zwischen O-Ring und Medien zum vorzeitigen Versagen der Dichtung geführt haben. Grundsätzlich lassen sich zwei Angriffsarten an typischen Schadensbildern erkennen.

Chemischer Angriff: Der chemische Angriff zerstört die Bindungen im O-Ring Werkstoff. Das erkennt man an der Veränderung der Materialeigenschaften. Der O-Ring wird hart und spröde. Diese Schäden zeigen sich zuerst auf der Seite, an der der O-Ring dem aggressiven Medium direkt ausgesetzt ist. Auch eine deutliche Schwellung oder Schrumpfung sowie eine klebrige Oberfläche deuten auf den chemischen Medienangriff hin. Daneben ist die bleibende Verformung ein weiteres Merkmal.

Physikalischer Angriff: Die Folgen des physikalischen Angriffs durch ein Medium lassen sich nicht immer klar von anderen Schadensmechanismen trennen. Grundsätzlich bewirkt das Medium ein Quellen oder Schwinden des Materials. Schwindet der O-Ring, weil beispielsweise Weichmacher herausgelöst werden, lässt die Verpressung nach und es kommt zur Undichtigkeit. Bei starker Quellung kann die Netzwerkstruktur in Mitleidenschaft gezogen werden. Besonders in dynamischen Anwendungen steigt mit dem Volumen auch die Reibung, sodass lokal Material verloren geht. In diesem Fall ist die Quellung die Schadensursache, der Ausfall geschieht jedoch in Folge der übermäßigen mechanischen Beanspruchung.

Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Medienbeständigkeit

Grundregel: Je höher der Polymeranteil in einer Werkstoffmischung, desto höher ist die Medienbeständigkeit. Die Zusammensetzung des Basiskautschuks gibt im Wesentlichen vor, gegen welche Medien das Material beständig ist und welche es leicht angreifen können.

So sind NBR O-Ringe beispielsweise nicht beständig gegen Aceton, weil es sich in beiden Fällen um polare Substanzen handelt. Bei Co- und Terpolymeren beeinflusst die Konzentration der einzelnen Monomere zusätzlich die Eigenschaften. So ist es beispielsweise bei NBR, wo die Kraftstoffbeständigkeit zusammen mit dem Acrylnitril-Gehalt steigt. Daneben wirken sich die Vernetzungsmechanismen auf die Medienbeständigkeit aus, genauso wie zusätzliche Rezepturbestandteile.

So kann ein hoher Weichmachergehalt in Kombination mit einem entsprechenden Medium zu starker Schrumpfung führen. Auch Füllstoffe oder andere Zusätze sorgen für teilweise unerwünschte Wechselwirkungen. Andersherum steigern die richtigen Zusätze und Vernetzungen aber auch die Beständigkeit in bestimmten Kontaktmedien.

Der pH-Wert kann die Haltbarkeit von O-Ringen ebenfalls beeinflussen. Jedes Material reagiert unterschiedlich auf das chemische Umfeld, in dem es verwendet wird. Säurehaltige Umgebungen können bestimmte Materialien wie NBR oder Silikon angreifen und zu schnellerer Versprödung führen. Alkalische Bedingungen können ebenfalls schädlich sein, insbesondere für Materialien wie EPDM. Wichtig ist daher, das richtige Material für den spezifischen Einsatzbereich auszuwählen.

Wegen der vielen Einflussfaktoren ist es unerlässlich, bei der Auslegung jede Abdichtung spezifisch zu betrachten. Nur so kann die Wahl gezielt auf einen Werkstoff fallen, dessen Medienbeständigkeit ideal auf den gegebenen Anwendungsfall passt. Sie können uns jederzeit gerne bezüglich der Medienbeständigkeit von O-Ringen kontaktieren. Wir beraten Sie gerne.

Die Grenzen der Beständigkeitsliste

Eine Beständigkeitsliste ist ein erster Anhaltspunkt, kein Ersatz für die fundierte Auslegung. Ihre Aussagen gelten in der Regel für ein reines Medium bei Raumtemperatur. In der Praxis treten Medien jedoch selten allein und selten bei 20 °C auf. Mehrere Faktoren begrenzen die Aussagekraft einer Liste.

Aus diesen Gründen ersetzt eine Liste nicht die individuelle Betrachtung des konkreten Einbaufalls. Sie grenzt die in Frage kommenden Werkstoffe ein. Die endgültige Entscheidung trifft man auf Basis von Temperatur, Konzentration, Druck und Einbausituation, im Zweifel mit Versuchen oder fachlicher Beratung.

Medien jetzt im Tool prüfen

Statt eine statische Tabelle abzusuchen, prüfen Sie Ihr Medium am schnellsten direkt im Tool. Die O-Ring Beständigkeitsliste von NH O-RING ordnet Ihrem Kontaktmedium die wichtigsten Werkstoffe zu und zeigt Ihnen die Bewertung auf einen Blick. So treffen Sie in der Auslegungsphase rasch eine fundierte Vorauswahl.

Bedenken Sie dabei stets die genannten Grenzen: Berücksichtigen Sie zusätzlich Temperatur, Konzentration und Einbausituation. Sind mehrere Medien, hohe Temperaturen oder kritische Konzentrationen im Spiel, sprechen Sie uns gerne an. Wir helfen Ihnen, den passenden Werkstoff für Ihre Abdichtung zu finden.

Häufige Fragen