Die meisten Teams gehen bei der Auswahl von Silikonprodukten genauso vor wie bei Katalogteilen. Sie lesen “chemisch inert”, gehen davon aus, dass es ihre Flüssigkeit abdeckt, und machen weiter. Die Dichtung besteht die Wareneingangskontrolle. Sie übersteht auch die erste Woche im Einsatz.
Dann quillt es auf. Eine Dichtung, die den Vorgaben der Zeichnung entsprach, kommt von einem Kunden als 12%-Dichtung zu groß, weich und undicht zurück. Niemand hat das Material geändert. Das Fluid verhielt sich exakt so, wie es die chemische Zusammensetzung vorhersagte – die Spezifikation hatte dies nur nicht berücksichtigt.
Silikon (VMQ) ist gegenüber Wasser, Alkoholen, verdünnten Säuren und Basen, Ozon und UV-Strahlung inert, da sein Si–O-Gerüst keine leicht reaktiven Stellen bietet. Es ist jedoch nicht universell beständig: Unpolare Lösungsmittel und heiße Kohlenwasserstoffe lassen es quellen, starke Oxidationsmittel und konzentrierte Säuren zersetzen es, und Standardqualitäten weisen kaum Beständigkeit gegenüber Öl oder Kraftstoff auf – genau deshalb gibt es Fluorsilikon (FVMQ). Im Folgenden wird erläutert, wo diese Grenze tatsächlich verläuft und wie der Widerstand nachgewiesen statt nur angenommen wird.
Zusammenfassung
- Die Trägheit liegt im Grundgerüst, nicht in den Datenblattwerten. Die Si–O–Si-Kette ist beständig gegen Oxidation, Ozon und Hydrolyse, verhindert aber nicht, dass unpolare Lösungsmittel in das Netzwerk diffundieren und es aufquellen lassen.
- “Kompatibel” bedeutet nichts ohne die Berücksichtigung von Temperatur, Konzentration und Einwirkzeit. Dieselbe Flüssigkeit kann bei intermittierendem Eintauchen bei 23 °C empfohlen werden, jedoch nicht bei kontinuierlichem Eintauchen bei 100 °C.
- Öl und Kraftstoff sind klassische Beispiele für Fehlspezifikationen. Standard-VMQ quillt in Kohlenwasserstoffen stark auf; bei Kontakt mit Öl, Kraftstoff oder aromatischen Lösungsmitteln muss auf Fluorsilikon umgeschaltet werden, nicht auf eine andere Silikonsorte.
Warum Silikon inert ist: Das Rückgrat, nicht die Marke
Silikon ist ein Polysiloxan — ein anorganisches Si–O–Si-Grundgerüst mit Methylgruppen an den Siliciumatomen. Organische Kautschuke (NR, EPDM, NBR) basieren auf Kohlenstoff-Kohlenstoff-Ketten. Dieser Unterschied ist entscheidend.
Die Si-O-Bindung ist eine der stärksten in kommerziellen Elastomeren und weist keine Doppelbindungen in der Hauptkette auf, die von Ozon oder Sauerstoff angegriffen werden könnten. Daher ist Silikon im Außenbereich über 20 Jahre lang beständig gegen Oxidation, UV-Strahlung, Ozon und Witterungseinflüsse. organische Kautschuke Gegenüber Wasser, Alkoholen, verdünnten wässrigen Säuren und Basen ist es tatsächlich stabil.
Aber Trägheit gegenüber Reaktion ist nicht dasselbe wie Widerstand gegen Absorption. Silikon ist ein relativ offenes Netzwerk mit geringer Vernetzungsdichte. Kleine, unpolare Moleküle dringen ungehindert ein. Es findet keine chemische Reaktion statt – das Bauteil quillt lediglich auf, wird weich und verliert seine Dichtkraft. Teams verwechseln diese beiden Aspekte häufig, und genau hier liegt die Ursache für die meisten Anwendungsfehler.
Wo Silikon hält
Dies sind die Umgebungen, in denen sich das Standard-VMQ so verhält, wie es sein Ruf als “inert” vermuten lässt:
- Kaltes und warmes Wasser, Salzlösung und die meisten wässrigen Salzlösungen
- Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Glykole und Glycerin
- Verdünnte Mineralsäuren und verdünnte Laugen bei Umgebungstemperatur
- Ozon, Sauerstoff und UV-Strahlung – Silikon ist hier nahezu unübertroffen.
In diesen Medien ergeben sich die praktischen Grenzen aus Temperatur und Zeit, nicht aus chemischer Einwirkung. Kontinuierlich heißes Wasser und Niederdruckdampf unter ca. 100 °C sind für viele Werkstoffsorten tolerierbar; die Ausfallursache ist hier langsame Hydrolyse und Reversion, nicht Quellung.
Wo Silikon wirkt: Schwellungen, keine allergische Reaktion
Dies ist die Hälfte der Bildinformationen, die in den Datenblättern nur oberflächlich behandelt wird.
Aromatische und chlorierte Lösungsmittel
Toluol, Xylol, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff und Chloroform sind die schlimmsten Übeltäter. Standard-Silikon kann in diesen Lösungsmitteln um 100–2001 µg/m³ aufquellen – es saugt das Lösungsmittel wie ein Schwamm auf, bläht sich auf und verliert nahezu seine gesamte mechanische Festigkeit. Beim Verdunsten des Lösungsmittels schrumpft das Bauteil zwar wieder, erreicht aber selten seine ursprünglichen Abmessungen oder Härte. Für Dichtungszwecke bedeutet dieser eine Quell-/Entquellzyklus das endgültige Aus für das Bauteil.
Ketone und Ester
Aceton, MEK und Ethylacetat verursachen mäßiges Quellen. Kurzer, intermittierender Kontakt (z. B. beim Abwischen oder Reinigen) ist in der Regel unproblematisch. Dauerhaftes Eintauchen ist jedoch schädlich.
Öle und Kraftstoffe – das, was Geld kostet
Standardmäßiges VMQ weist eine geringe Beständigkeit gegenüber Mineralöl, Motoröl, Benzin und Diesel auf, insbesondere bei hohen Temperaturen. Dies ist die häufigste und teuerste Fehlspezifikation, die ich beobachte, da das Bauteil zunächst in Ordnung erscheint, bis es sich in der Flüssigkeit bei Betriebstemperatur befindet. Sobald sich Öl oder Kraftstoff im System befindet, ist die Antwort: Fluorsilicon (FVMQ), Diese Variante bietet eine höhere Beständigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen und birgt einen Kompromiss zwischen Kosten und gewisser Flexibilität bei niedrigen Temperaturen. Der Preisunterschied ist nicht unerheblich – bitte prüfen Sie das Fluid vor der Angebotserstellung.
Wo Silikon tatsächlich abgebaut wird
Bei der Quellung handelt es sich um eine reversible chemische Reaktion, bei der etwas in das Netzwerk eindringt. Abbau Das ist der Rückgratbruch. Die Agenten, die das tun:
- Konzentrierte Schwefelsäure und Salpetersäure
- Heiße, konzentrierte Laugen (ätzender Angriff der Si–O-Bindung)
- Starke Oxidationsmittel und überhitzter Dampf oberhalb von ~120°C, die die hydrolytische Kettenspaltung antreiben
Sobald das Rückgrat durchtrennt ist, findet keine Rückstellung und kein Abschwellen statt. Das Bauteil kreidet aus, reißt oder wird klebrig. Für diese Medien ist Silikon das falsche Basispolymer – dies ist kein Qualitätsmangel.
Nimmt Silikon Gerüche und Geschmäcker an?
Dieses Thema taucht immer wieder bei Lebensmitteln und Babyprodukten auf, daher ist Präzision wichtig. Silikon absorbiert keine Gerüche chemisch. Es bewirkt Folgendes: durchdringen. Das gleiche offene Netzwerk, das Gase durchlässt, ermöglicht es auch Geruchs- und Aromamolekülen, sich an der Oberfläche anzulagern und später langsam wieder freizusetzen. Siehe Gas- und Dampfdurchlässigkeit von Silikon für den Mechanismus.
Es gibt eine zweite, separate Ursache: Ein frisches Teil mit Eigengeruch deutet fast immer auf ein peroxidvernetztes Silikon hin, dessen Nachhärtung nicht oder nur verkürzt durchgeführt wurde. Platinvernetztes Silikon bildet keine Reaktionsnebenprodukte und ist direkt nach dem Formen praktisch geruchlos. Peroxidvernetzte Silikone enthalten Spuren flüchtiger Stoffe, die eine ordnungsgemäße Nachhärtung (typischerweise 200 °C für ca. 4 Stunden) benötigen, um zu verdunsten. Wenn ein Kunde einen Geruch an einem Lebensmittelkontaktteil, Bevor man das Material beschuldigt, sollte man das Aushärtungssystem und die Aufzeichnungen nach der Aushärtung überprüfen.
Tabelle zur chemischen Verträglichkeit von Silikonen
Die folgenden Werte gelten für VMQ im allgemeinen Einsatz bei Umgebungstemperatur und intermittierendem Kontakt. R = Empfohlen (geringe bis keine Wirkung), L = Begrenzt (messbare Schwellung oder Eigenschaftsänderung; bedingte Nutzung), N = Nicht empfohlen (starke Quellung oder Degradation). Dies dient lediglich als Screening-Instrument, nicht als Freigabe – siehe Abschnitt „Testen“ für weitere Informationen.
| Mittel | VMQ-Bewertung | Verhalten |
|---|---|---|
| Wasser (kalt) | R | Stabil; primäre Grenze ist die Temperatur |
| Heißwasser / Dampf ≤100°C | L | Langsame Hydrolyse bei langer, kontinuierlicher Exposition |
| Überhitzter Dampf >120°C | N | Hydrolytische Kettenspaltung / -umkehr |
| Salz / Sole, Meerwasser | R | Inert |
| Verdünnte Mineralsäuren (<10%) | L | Kälte wird vertragen; heiße oder konzentrierte Speisen sollten vermieden werden. |
| Konzentrierte Schwefelsäure / Salpetersäure | N | Backbone-Degradation |
| Essigsäure (verdünnt) | L | Geringe Wirkung bei Kälte |
| Natriumhydroxid (verdünnt) | L | OK kalt; heiße Laugen greifen Si–O an |
| Konzentrierte / heiße Lauge | N | Ätzende Degradation |
| Ammoniaklösung | L | Milde Wirkung |
| Methanol / Ethanol / IPA | R | Geringe Dünung |
| Ethylenglykol | R | Inert |
| Glyzerin | R | Inert |
| Aceton | L | Mäßige Schwellung; nur zeitweise |
| MEK / Ethylacetat | L | Mäßiger Schwund |
| Toluol / Xylol / Benzol | N | Starke Schwellung (oft >100% Volumen) |
| Tetrachlorkohlenstoff / Chloroform | N | Starke Schwellung |
| Mineralöl / Motoröl (heiß) | N | Verwenden Sie stattdessen Fluorsilikon. |
| Benzin | N | Starker Seegang; FVMQ erforderlich |
| Dieselkraftstoff | N | Starker Seegang; FVMQ erforderlich |
| Pflanzenöl | L | Langsame Quellung; für viele Lebensmittelverwendungen geeignet |
| Silikonöl | N | Gleiches löst Gleiches auf – quillt auf |
| Ozon | R | Nahezu erstklassig |
| Wasserstoffperoxid (verdünnt) | L | Okay, verdünnen; konzentriertes Konzentrat vermeiden. |
| Natriumhypochlorit (Bleichmittel) | L | Verdünnte Lösungen werden toleriert; konzentrierte Lösungen greifen die Oberfläche an. |
Wie chemische Resistenz tatsächlich nachgewiesen wird
Ein Buchstabe in einem Diagramm stellt eine Ausgangshypothese dar. Entscheidend ist die Volumenzunahme, gemessen unter definierten Bedingungen. Zwei Standards regeln dies:
- ASTM D471 — Einfluss von Flüssigkeiten auf Gummi. Gemessen werden die Veränderung von Masse, Volumen, Härte, Zugfestigkeit und Dehnung nach dem Eintauchen in eine bestimmte Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur über einen bestimmten Zeitraum (z. B. 70 Stunden bei 23 °C, 100 °C oder 150 °C).
- ISO 1817 — die entsprechende internationale Methode zur Bestimmung der Wirkung von Flüssigkeiten auf vulkanisierten Kautschuk.
Das Ergebnis ist die ehrliche Antwort: Ein Bauteil kann in einer Flüssigkeit bei 23 °C ein Volumen von +3% und in derselben Flüssigkeit bei 100 °C ein Volumen von +40% aufweisen. Gleiches Material, gleiche chemische Zusammensetzung, gegensätzliches Ergebnis. Dies ist der Kern des Modus-3-Ansatzes: Das Risiko liegt nicht in einem ungeeigneten Material, sondern in der Interpretation einer Kompatibilitätsbewertung ohne Berücksichtigung der zugehörigen Bedingungen.
Eine aussagekräftige Widerstandsspezifikation benötigt vier Angaben: die genaue Flüssigkeit (und Konzentration), die Temperatur, die Kontaktdauer und ob es sich um intermittierenden oder kontinuierlichen Kontakt handelt. Ohne diese Angaben ist “Silikon ist kompatibel” keine Spezifikation, sondern lediglich eine Meinung.
Warum Teams dies unterschätzen
Das Versagen liegt fast nie an Inkompetenz. Vielmehr liegt es daran, dass der gute Ruf von Silikon – inert, lebensmittelecht, witterungsbeständig – unter den Bedingungen, unter denen es üblicherweise eingesetzt wird, zutrifft und daher verallgemeinert wird. Ein Designer, der gesehen hat, wie Silikon Sonne, Wasser und Reinigungsmittel übersteht, nimmt an, es würde auch Getriebeöl standhalten.
Die zweite Falle ist die Testlücke. Prüfungen im Labor erfolgen bei Raumtemperatur und kurzer Einwirkzeit, genau bei dieser Temperatur ist die Quellung am geringsten. Der Flüssigkeitskontakt in der realen Anwendung ist jedoch heißer und kontinuierlich, und genau hier verläuft die Volumenänderung nichtlinear. Das Bauteil besteht die Validierung, versagt aber im Betrieb, und die chemische Zusammensetzung war nie die Überraschung – die Bedingungen schon.
Der dritte Ansatz besteht darin, die Härtungschemie als irrelevant für das chemische Verhalten zu betrachten. Das Härtungssystem beeinflusst Geruch, extrahierbare Stoffe und die Einhaltung von Lebensmittel- und Medizinstandards ebenso stark wie das Basispolymer. Ein peroxidgehärtetes Bauteil und ein platingehärteter Teil Sie können in einer allgemeinen Kompatibilitätstabelle identisch angezeigt werden und sich in einem Migrationstest unterschiedlich verhalten.
Was ich vor der Notenbestätigung benötige
Hier muss das Gespräch konkreter werden. Bevor ich eine Note und ein Heilungssystem festlege, senden Sie bitte Folgendes:
- Die genaue chemische Bezeichnung und ihre Konzentration (nicht “Lösungsmittel” oder “Öl”)
- Betriebs- und Spitzentemperatur am Kontaktpunkt
- Expositionsmuster: intermittierendes Wischen/Spritzen vs. kontinuierliches Eintauchen und Gesamtlebensdauer
- Compliance-Ziel, falls vorhanden (FDA 21 CFR 177.2600, LFGB, USP Klasse VI)
- Ob die Flexibilität bei niedrigen Temperaturen von Bedeutung ist, ist fraglich, da Fluorsilikon zugunsten seiner Ölbeständigkeit einen Teil seiner Kälteleistung einbüßt.
Anhand dieser fünf Angaben kann ich Ihnen sagen, ob Standard-VMQ hält, ob Fluorsilikon benötigt wird oder ob Silikon das falsche Basispolymer für die Flüssigkeit ist. Ohne diese Angaben ist jede Bewertung, die ich Ihnen gebe, lediglich eine Vermutung, die als Spezifikation getarnt ist.
