Hitzebeständige O-Ringe: Temperaturbereiche der Werkstoffe
Am hitzebeständigsten sind FFKM-O-Ringe: Standardmischungen halten in Luft bis +270 °C, Hochtemperatur-Typen bis +340 °C. Es folgen PTFE bis +250 °C, FEP-ummantelte O-Ringe bis +205 °C und FKM bis +200 °C, NBR endet bei +120 °C. Heißwasser, Dampf, Druck und Kälte verschieben diese Grenzen.
Einsatztemperatur in Luft laut NH-Werkstoffdaten, NBR und EPDM zum Vergleich.
- FFKM ist der hitzebeständigste O-Ring-Werkstoff: Standardmischungen halten bis +270 °C, Hochtemperatur-Typen wie ECOLAST NH5756 HT bis +340 °C.
- FKM deckt −25 °C bis +200 °C ab und ist der wirtschaftliche Standard für Hitze. Die Sondertype FKMEX40 reicht von −40 °C bis +225 °C.
- PTFE hält bis +250 °C, FEP-ummantelte O-Ringe bis +205 °C. Beide sind chemisch nahezu universell beständig, PTFE ist aber nicht elastisch.
- NBR endet bei +120 °C, peroxidisch vernetztes EPDM bei +150 °C.
- Alle Werte gelten in Luft. In Heißwasser, Dampf und unter Druck liegt die Grenze oft tiefer. Kälte macht O-Ringe steif, das ist umkehrbar, Hitzeschäden dagegen bleiben.
Temperaturbereiche der O-Ring-Werkstoffe
Die Tabelle nennt die Einsatztemperatur in Luft für alle Mischungen im NH-Sortiment, sortiert nach der oberen Grenze. NBR und EPDM sind zum Vergleich aufgeführt. Ein Klick auf die Mischung öffnet ihr Datenblatt.
| Werkstoff | Mischung | Einsatztemperatur | Einsatzschwerpunkt |
|---|---|---|---|
| FFKMECOLAST | NH5756 HT | −15/+340 °C | Hochtemperatur |
| FFKMECOLAST | NH5751 HT, NH7751 HT | −15/+330 °C | Hochtemperatur |
| FFKMECOLAST | NH5755 HT | −15/+330 °C | Dampf und Heißwasser |
| FFKMECOLAST | NH5901 HT | −15/+320 °C | Öl und Gas, NORSOK M-710 |
| FFKMECOLAST | NH5750, NH7750 | −25/+270 °C | Standard, NH5750 mit FDA |
| FFKMECOLAST | NH5760 LT | −40/+270 °C | Tieftemperatur |
| FFKMECOLAST | NH4700, NH7700 | −20/+270 °C | weiß, FDA und USP Class VI, NH4700 auch 3-A |
| PTFEVollmaterial | PTFE60 | −250/+250 °C | nicht elastisch, nur statisch, FDA |
| FKMSondertype | FKMEX40 | −40/+225 °C | Hitze und Kälte |
| FEP-ummanteltKern FKM | FEP-FKM | −25/+205 °C | chemisch nahezu universell beständig, FDA |
| FEP-ummanteltKern Silikon | FEP-Silikon | −60/+205 °C | wie FEP-FKM, zusätzlich kältefest |
| FKMStandard | FKM75S, FKM75SFD | −25/+200 °C | Hitze, Öle, Chemie, FKM75SFD mit FDA |
| EPDMzum Vergleich | peroxidisch vernetzt | −45/+150 °C | Wasser und Dampf |
| NBRzum Vergleich | Nitrilkautschuk | −30/+120 °C | Mineralöl und Fette |
Einsatztemperatur in Luft laut Datenblatt, zum Begriff siehe Lexikon Temperaturbeständigkeit. NBR und EPDM: Vergleichswerte, die genaue Grenze hängt dort von der Mischung ab. Weitere Elastomere wie Silikon (VMQ), Fluorsilikon (FVMQ), HNBR und ACM haben eigene Temperaturprofile, Sie finden sie in den jeweiligen Werkstoffbeiträgen.
Welcher Werkstoff für welche Temperatur?
Gehen Sie von der höchsten Temperatur aus, die am Einbauort vorkommt, auch wenn sie nur kurz auftritt. Danach grenzen Medium und Bewegung die Wahl weiter ein. Einen Vergleich aller Kriterien finden Sie im Beitrag O-Ring Material: Werkstoffe im Vergleich.
Der Standard für Hitze, Öle und viele Chemikalien, einsetzbar von −25 °C bis +200 °C. Die Sondertype FKMEX40 reicht bis +225 °C und zugleich bis −40 °C. Mehr zu FKM O-Ringen.
Ein FEP-Mantel, chemisch nahezu universell beständig, umschließt einen elastischen Kern aus FKM oder Silikon. Mit Silikonkern ist der O-Ring ab −60 °C einsetzbar. Mehr zu FEP O-Ringen.
PTFE ist chemisch nahezu inert und bis −250 °C kältefest, aber nicht elastisch und neigt zum Kaltfluss. Es passt für statische Dichtstellen wie Flansche, an denen sich der Ring nicht zurückstellen muss. Mehr zu PTFE O-Ringen.
ECOLAST NH5750 ist elastisch, nahezu universell beständig und FDA-konform. Für Lebensmittel und Pharma gibt es die weißen Typen NH4700 und NH7700 mit FDA und USP Class VI. Mehr zu FFKM O-Ringen.
ECOLAST NH5751 HT und NH5755 HT halten bis +330 °C, NH5756 HT bis +340 °C. Für Öl und Gas gibt es NH5901 HT bis +320 °C, zertifiziert nach NORSOK M-710 mit Prüfung auf explosive Dekompression. Alle Typen zeigt die ECOLAST-Seite.
Was Temperatur mit dem O-Ring macht
Ein O-Ring dichtet, weil er in der Nut verpresst ist und mit seiner Rückstellkraft gegen die Dichtflächen drückt. Öffnet sich der Dichtspalt kurz, etwa bei Druckstößen, muss er sofort nachfedern. Wählen Sie einen Werkstoff und verschieben Sie die Temperatur: Der Simulator zeigt schematisch, wann das noch gelingt.
Schematische Darstellung, die Wärmeausdehnung ist zur Verdeutlichung verstärkt. Grenzen: Einsatztemperatur in Luft laut NH-Werkstoffdaten, FFKM Standard als NH5750, FFKM Hochtemperatur als NH5756 HT, NBR und EPDM zum Vergleich.
Hitze: Was über der Grenze passiert
Oberhalb der Einsatztemperatur vernetzen die Polymerketten nach. Der O-Ring wird härter, verliert an Elastizität und behält eine bleibende Verformung, messbar als hoher Druckverformungsrest. Kann er kleine Bewegungen der Bauteile nicht mehr ausgleichen, wird die Dichtstelle undicht. Dieser Schaden ist dauerhaft.
Auch innerhalb der Grenze altert ein O-Ring umso schneller, je heißer er läuft. Als grobe Faustregel gilt: 10 °C mehr verkürzen die Lebensdauer ungefähr um die Hälfte. Die Regel leitet sich aus der Arrhenius-Beziehung ab, belastbare Lebensdauerprognosen erstellen Prüflabore nach ISO 11346.
Wärmeausdehnung: Platz in der Nut einplanen
Elastomere dehnen sich bei Wärme etwa zehnmal so stark aus wie Stahl. Ein O-Ring, der bei Raumtemperatur passt, kann bei +200 °C die Nut überfüllen und in den Spalt gedrückt werden. Planen Sie deshalb nach der Verpressung etwa 15–20 % Freiraum in der Nut ein, mehr dazu unter O-Ring Nuten. FFKM dehnt sich noch stärker aus als FKM: Wechseln Sie wegen steigender Prozesstemperatur von FKM auf FFKM, prüfen Sie auch das Nutvolumen.
Spitzen zählen mit
Die Einsatztemperatur im Datenblatt gilt in Luft. Reinigung ohne Ausbau (CIP), Sterilisation mit Dampf (SIP) und Anfahrspitzen belasten den O-Ring oft stärker als der Normalbetrieb. Legen Sie deshalb die höchste Temperatur zugrunde, nicht den Mittelwert.
Hitzeschaden erkennen
Typische Zeichen sind feine Risse an der Oberfläche, ein harter, spröder Querschnitt und eine abgeflachte Form, die nicht mehr zurückfedert. Wie Sie das Schadensbild deuten und Ursachen eingrenzen, zeigt der Beitrag Hochtemperatur O-Ringe und Hitzeschäden.
Kälte: Was unter der Grenze passiert
Bei Kälte bewegen sich die Polymerketten immer langsamer. Der O-Ring wird steifer und stellt langsamer zurück, unterhalb der Glasübergangstemperatur ist er hart wie Glas. Solange sich nichts bewegt, dichtet er oft noch. Öffnen Druckstöße oder Vibrationen den Dichtspalt, kommt er nicht schnell genug nach.
Anders als Hitzeschäden sind die Folgen von Kälte umkehrbar: Erwärmt sich der O-Ring, kehrt die Elastizität zurück. Dazu kommt das Schrumpfen. Der O-Ring zieht sich bei Kälte stärker zusammen als die Metallteile um ihn herum, die Verpressung sinkt.
Der TR-10-Wert
Wie kältetauglich eine Mischung ist, zeigt der TR-10-Wert aus dem Temperatur-Rückstell-Versuch nach ISO 2921. Eine gedehnte Probe wird eingefroren und langsam erwärmt. TR-10 ist die Temperatur, bei der sie 10 % ihrer Dehnung zurückgestellt hat. Je niedriger der Wert, desto kältetauglicher der Werkstoff. Bei FKMEX40 liegt er bei −30 °C, die untere Einsatztemperatur bei −40 °C.
Die kältetauglichsten Werkstoffe im Vergleich:
Heißwasser, Dampf und Druck verschieben die Grenze
Die Einsatztemperatur im Datenblatt gilt in Luft. In heißem Wasser und Dampf greifen Hydrolyse und Quellung den Werkstoff zusätzlich an, die Grenze liegt dann meist tiefer. Peroxidisch vernetztes EPDM ist die Ausnahme: Es hält in Heißwasser und Dampf nach unseren Erfahrungswerten bis 170 °C.
Luft: Einsatztemperatur laut Datenblatt. Heißwasser und Dampf: Erfahrungswerte ohne Gewähr, testen Sie im Zweifel unter Einsatzbedingungen.
FKM ist das bekannteste Beispiel: In Luft hält es +200 °C, in Heißwasser ist es nicht empfohlen und in Dampf nur bis 120 °C einsetzbar. Für Wasser und Dampf ist EPDM grundsätzlich die bessere Wahl, darüber FEP-ummantelte O-Ringe, PTFE oder die ECOLAST-Type NH5755 HT bis 270 °C. Mehr dazu im Beitrag O-Ringe für Heißwasser und Dampf.
Öle und Chemikalien
Bei hohen Temperaturen greifen Medien Elastomere stärker an, Quellung und Auslaugen laufen oft gleichzeitig ab. Prüfen Sie die Beständigkeit deshalb bei Betriebstemperatur, im Medienbeständigkeits-Tool oder gemeinsam mit uns.
Druck
Hohe Temperaturen senken den Verformungswiderstand eines Elastomers. Unter Druck wird der O-Ring dann leichter in den Dichtspalt gepresst. Halten Sie den Spalt bei Hitze besonders eng und rechnen Sie mit Druckspitzen. Mehr dazu unter Spaltextrusion und O-Ringe unter Druck.
Warum Gummi nicht schmilzt
Ab wann schmilzt Gummi? Ein vulkanisierter O-Ring schmilzt nicht. Seine Polymerketten sind chemisch zu einem Netz verbunden, das sich beim Erwärmen nicht löst. Bei Thermoplasten wie Polyethylen sind die Ketten nicht verbunden. Sie gleiten bei Wärme aneinander vorbei, der Kunststoff wird weich und fließt.
Wird ein Elastomer zu heiß, zersetzt es sich: Erst vernetzt es nach und verhärtet, dann brechen die Ketten, schließlich verkohlt der Werkstoff. Als Dichtung hat es lange vorher versagt. Eine Ausnahme sind thermoplastische Elastomere (TPE): Sie halten physikalisch statt chemisch zusammen und lassen sich deshalb aufschmelzen. Mehr zum Aufbau unter Elastomere.
So werden Hitze- und Kältebeständigkeit geprüft
Hinter den Temperaturgrenzen im Datenblatt stehen genormte Laborprüfungen. Diese Normen begegnen Ihnen dabei am häufigsten:
| Norm | Prüfung | Aussage |
|---|---|---|
| ISO 188 | Wärmealterung: Proben lagern bei erhöhter Temperatur in Luft, danach werden Härte, Zugfestigkeit und Bruchdehnung mit dem Ausgangszustand verglichen. | wie stark sich der Werkstoff unter Hitze verändert |
| ISO 815-1 | Druckverformungsrest: Eine Probe wird bei Raum- oder erhöhter Temperatur zusammengedrückt, nach dem Entlasten wird die bleibende Verformung gemessen. | wie gut der O-Ring nach Hitze zurückstellt |
| ISO 11346 | Alterungsversuche bei mehreren Temperaturen, ausgewertet nach Arrhenius oder WLF. | Lebensdauer bei Betriebstemperatur und höchste Einsatztemperatur |
| ISO 2921 | TR-Versuch: Eine gedehnte Probe wird eingefroren und langsam erwärmt, gemessen wird ihre Rückstellung. | Kältetauglichkeit, etwa der TR-10-Wert |
| ISO 812 | Kältesprödigkeit: Proben werden bei tiefer Temperatur schlagartig belastet. | ab welcher Temperatur der Werkstoff spröde bricht |
Die Normen legen Prüfverfahren fest, keine Grenzwerte. Welche Werte eine Mischung erreicht, steht in ihrem Datenblatt.
Häufige Fragen zu hitzebeständigen O-Ringen
Welche O-Ringe sind am hitzebeständigsten?
Wie hitzebeständig ist ein NBR-O-Ring?
Bis wie viel Grad hält FKM?
Ab wann schmilzt Gummi?
Kann Gummi brennen?
Zieht sich Gummi bei Kälte zusammen?
Welcher O-Ring eignet sich für Heißwasser und Dampf?
Was bedeutet der TR-10-Wert?
Werkzeuge für die Auswahl
