Silikon O-Ringe: lebensmittelecht und flexibel

Was sind Silikon O-Ringe?

Silikon O-Ringe bestehen aus Silikonkautschuk mit dem Kurzzeichen VMQ. Sie eignen sich vor allem für den Einsatz im Kontakt mit empfindlichen Produkten, etwa in der Medizin- und Lebensmitteltechnik. Ausschlaggebend dafür sind die ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, die hohe Eignung für tiefe Temperaturen und das günstige physiologische Verhalten.

VMQ behält seine dichtungsrelevanten Eigenschaften über ein sehr breites Temperaturband bei und verändert sie auch in großer Kälte nur wenig. Der separat geführte Fluor-Silikon-Kautschuk FVMQ verhält sich ähnlich wie VMQ, ist aber zusätzlich besser gegen Mineralölprodukte beständig und schließt damit die wichtigste Lücke im Beständigkeitsprofil von Silikon.

Die wichtigsten Vorteile von Silikon O-Ringen

• Überlegene Tieftemperaturbeständigkeit: Silikon bleibt bis hinunter zu −60 °C flexibel und sticht damit aus den üblichen O-Ring-Werkstoffen hervor.
• Besondere Heißluftbeständigkeit: an Luft dauerhaft bis +200 °C einsetzbar, Sonderqualitäten reichen ebenfalls bis +200 °C.
• Gute physiologische Eigenschaften: Silikon tritt kaum in Wechselwirkung mit anderen Medien, ist geruchs- und geschmacklos und beeinflusst Produkte kaum.
• Beständig gegen pflanzliche und tierische Öle und Fette: ein wichtiges Argument für den Einsatz in der Lebensmittelbranche.
• Unempfindlich gegen Witterungseinflüsse: beständig gegen Wetter und Ozon.

Von der unteren Einsatzgrenze bei −60 °C bis zur Maximaltemperatur von +200 °C an Heißluft schwanken die dichtungsrelevanten Eigenschaften nur gering. Vor allem im Tieftemperaturbereich zeigt Silikon seine Stärke. Weil der Werkstoff kaum mit anderen Medien reagiert, lassen sich unerwünschte Produktbeeinflussungen durch die Dichtung weitgehend ausschließen. Das ist eines der ausschlaggebenden Argumente für Silikon O-Ringe in Produktionsanlagen der Medizin- und Lebensmitteltechnik.

Wie ist die Temperaturbeständigkeit von Silikon O-Ringen?

Silikon O-Ringe besitzen eine Temperaturbeständigkeit von −60 °C bis +200 °C. Schon in Standardqualitäten decken sie damit einen sehr breiten Temperaturbereich ab. Besonders sticht die Eignung für tiefe Temperaturen hervor.

Bei ähnlicher Hitzeeignung behalten Silikon O-Ringe ihre Dichtungseigenschaften in noch extremerer Kälte als EPDM O-Ringe. Dafür ist die gute Kälteflexibilität des Werkstoffs ausschlaggebend. Dass die dichtungsrelevanten Eigenschaften nur wenig temperaturabhängig sind, zeigt sich beispielsweise am Druckverformungsrest. Er bleibt auch bei hohen Temperaturen gering, sodass Silikon O-Ringe nach einer Druckbelastung weitgehend in ihre Ausgangsform zurückkehren und den Dichtspalt verschließen.

Das gilt jedoch für Silikon an Luft. Im Kontakt mit Dampf steigt der Druckverformungsrest deutlich an. Diese bleibende Verformung setzt die Dichtwirkung herab und begrenzt den Einsatzbereich. Wichtig ist daher: Die Temperaturbeständigkeit von −60 °C bis +200 °C gilt beim Medium Luft. Kommt Wasser zum Einsatz, sind Silikon O-Ringe dauerhaft bis 100 °C geeignet.

Wie ist die Medienbeständigkeit von Silikon O-Ringen?

Silikon O-Ringe sind beständig gegen eine Reihe technischer Medien, haben aber auch klare Grenzen.

Beständig gegen:

• Wetter und Ozon
• aliphatische Motoren- und Getriebeöle
• glykolbasierte Bremsflüssigkeiten
• schwerentflammbare Hydraulikfluide
• Öle und Fette pflanzlicher und tierischer Herkunft

Nicht beständig gegen:

1. Wasserdampf über 120 °C
2. starke Säuren und Alkalien
3. Kraftstoffe und Produkte auf Mineralölbasis
4. Silikonöle und Silikonfette (Achtung bei der Montage)

Der Beständigkeit gegen Öle und Fette pflanzlicher und tierischer Herkunft verdankt Silikon seinen verbreiteten Einsatz in der Getränke- und Lebensmittelindustrie. Schwächen zeigt der Werkstoff im Kontakt mit Wasserdampf über 120 °C. Das wirkt als begrenzender Faktor bei der Dampfsterilisation in Anlagen der Nahrungsmittelverarbeitung.

Weil Silikon O-Ringe im Kontakt mit Silikonölen und Silikonfetten nur beschränkt haltbar sind, verlangt die Montage besondere Sorgfalt. Gängige Schmiermittel auf Silikonbasis können den O-Ringen schaden. Generell lässt der Einfluss falscher Medien Silikon an Härte und Zugfestigkeit verlieren. Anders als viele andere Elastomere quillt das Material dabei aber nicht auf. Konkrete Medien prüfen Sie im Medienbeständigkeits-Tool.

Wie sind die mechanischen Eigenschaften von Silikon O-Ringen?

Die mechanischen Eigenschaften sind bei Silikon im Vergleich mit anderen Dichtwerkstoffen schwach ausgeprägt. Das ist die wichtigste Grenze des Werkstoffs.

• Hoher Abrieb: mechanische Beanspruchung durch Bewegung im Dichtsystem führt schnell zu Materialverlust am O-Ring. Der Abrieb kann das Medium verunreinigen und die Dichtwirkung verschlechtern.
• Geringe Zugfestigkeit: die Zugfestigkeit bewegt sich auf niedrigem Niveau.
• Geringe Reißdehnung: auch die Dehnung ist gering, was beim Aufweiten während der Montage zu beachten ist.

Hinzu kommt die geringe Extrusionsbeständigkeit. Wirkt hoher Druck auf Silikon O-Ringe, werden sie leicht in den druckabgewandten Dichtspalt gepresst, und es kann zu Abschälungen kommen. Das ungünstige Abriebverhalten schließt zudem den dynamischen Einsatz von Silikon O-Ringen aus. Insgesamt erfordern diese Eigenschaften besondere Sorgfalt bei der Gestaltung der Einbauräume und bei der Montage.

Was ist bei Auslegung und Montage zu beachten?

Weil Silikon O-Ringe bei hoher Druckbelastung Schwächen zeigen, muss die Nutauslegung dem Rechnung tragen.

1. Nutgestaltung nach DIN 3771 Teil 5 vornehmen.
2. Den Dichtspalt gegenüber anderen Elastomeren um 50 % reduzieren, um die Gefahr der Spalteinwanderung zu verringern.
3. Eine Mindestverpressung des Querschnitts von 6 % sicherstellen.
4. Silikon O-Ringe gegen zu hohen Druck mit einem Stützring sichern.
5. Fertigungsverfahren mit besonderem Fokus auf geringe Toleranzen wählen.

Für die Montage gelten ergänzend einige Punkte:

1. Einführschrägen zwischen 15 und 20 Grad vorsehen.
2. Bohrungen entgraten.
3. Scharfe Kanten mit einem minimalen Radius von 0,1 bis 0,3 mm einplanen.
4. Ein geeignetes Montagehilfsmittel auf Mineralölbasis nutzen, nicht auf Silikonbasis.
5. Ein Verdrehen des O-Rings bei der Montage vermeiden.

Wegen der geringen Reißdehnung ist ein zu großes Aufweiten bei der Montage unbedingt zu verhindern. Nutmaße und Toleranzen bestimmen Sie bequem mit der O-Ring Nutberechnung und den O-Ring Toleranzen.

Typische Anwendungsbereiche

Sind Silikon O-Ringe lebensmittelecht?

Ja, Silikon O-Ringe sind lebensmittelecht erhältlich. Sie sind in vielen FDA-konformen Qualitäten verfügbar, entsprechen also den Anforderungen an die minimale Produktbeeinflussung. Die amerikanische FDA (Food and Drug Administration) stellt dabei Anforderungen an die Extraktion von Werkstoffbestandteilen aus der Dichtung. Mehr dazu lesen Sie im Beitrag zur FDA-Zulassung.

Neben der FDA können weitere industriespezifische Vorschriften eine Rolle spielen, etwa die des BfR (Bundesinstitut für Risikobewertung), die 3-A Sanitary Standards oder USP. Welche Zulassung Ihre Anwendung verlangt, klären wir gern direkt mit Ihnen.

Gibt es Alternativen zu Silikon?

Die Wahl des Werkstoffs hängt von Medium, Temperatur und mechanischer Belastung ab. Stehen Mineralöle oder Kraftstoffe im Vordergrund, ist FVMQ (Fluor-Silikon) die naheliegende Alternative, da es sich ähnlich wie Silikon verhält, aber besser gegen Ölprodukte beständig ist. Mehr dazu im Beitrag FVMQ O-Ringe.

Geht es vor allem um Kälte- und Witterungsbeständigkeit ohne Ölkontakt, ist EPDM eine wirtschaftliche Option. Kommt es auf universelle Medienbeständigkeit an und ist hohe Elastizität nicht nötig, sind FEP-ummantelte O-Ringe eine Alternative, allerdings deutlich starrer. Nennen Sie uns Ihre Anforderungen, dann empfehlen wir den passenden Werkstoff.

Häufige Fragen