Die meisten Artikel über die Eigenschaften von Silikon lesen sich wie ein Lexikonartikel – Si-O-Grundgerüst, ein Absatz zur Flexibilität, ein Absatz zur Hitzebeständigkeit, fertig. Das hilft einem nicht weiter, wenn man ein Angebot für Werkzeuge freigeben oder ein Datenblatt für ein fertiges Bauteil erstellen muss.
Silikonkautschuk ist ein synthetisches Elastomer mit einer Si-O-Si-Grundstruktur, das im Temperaturbereich von −60 °C bis +230 °C kontinuierlich eingesetzt werden kann, in Shore-A-Härtegraden von 10 bis 80 erhältlich ist, eine elektrische Isolierfähigkeit von bis zu ~25 kV/mm aufweist und gegenüber den meisten polaren Medien chemisch inert ist. Die Leistungsfähigkeit in der Praxis wird durch die Formulierung (HTV vs. LSR), das Härtungssystem (Peroxid vs. Platin) und die Konformitätszertifizierung begrenzt.FDA 21 CFR 177.2600, LFGB §30/§31, USP Klasse VI, ISO 10993).
Dies ist die Referenz für die Eigenschaften der Werkzeuge, die ich Ingenieuren und Einkaufsleitern aushändige, bevor wir über Werkzeuge sprechen. Sie verdeutlicht, was der Katalogspezifikation entspricht, was von der Güte abhängt und welche Änderungen in der Produktion vorgenommen werden.
1. Physikalische Eigenschaften
1.1 Dichte und Gewicht
Die Siliziumdichte liegt bei 1,10–1,25 g/cm³, Die Eigenschaften werden hauptsächlich durch den Füllstoffgehalt (pyrogene oder gefällte Kieselsäure) bestimmt. Ein höherer Füllstoffgehalt verbessert die Zugfestigkeit, verringert jedoch Transparenz und Dehnung. Silikon schwimmt nicht.
| Material | Dichte (g/cm³) |
|---|---|
| EPDM | 0,86–0,90 |
| Natürliches Gummi | 0,91–0,93 |
| Silikonkautschuk | 1,10–1,25 |
| aus PVC | 1,20–1,55 |
| Fluorsilikon (FVMQ) | 1,40–1,60 |
Das ist relevant für die Versandkosten sperriger Teile (Matten, Platten, Ofenauskleidungen) und für Anwendungen, bei denen der Auftrieb eine Rolle spielt. Für weitere Informationen zu den einzelnen Materialien siehe Silikon VS Kunststoff, PVC vs. Silikon, Und Silikon vs. Gummi.
1.2 Farbe und Transparenz
Die Basissilikonmasse ist durchscheinend. Platinvernetzte Sorten bleiben wasserklar; peroxidvernetzte Sorten neigen aufgrund von Katalysatorrückständen zu einem gelblich-weißen Ton. Das Pigment wird bereits im Walzwerk oder bei der Compoundierung beigemischt und nicht nachträglich hinzugefügt.
Die Farbstabilität unter UV-Strahlung und Hitze hängt von der Pigmentauswahl ab, nicht vom Silikon selbst. Mit Eisenoxid pigmentierte Teile verändern ihren Farbton nach mehr als 1000 Stunden im Freien; cadmiumhaltige Pigmente erfüllen die RoHS-Richtlinien nicht. ERREICHEN direkt.
1.3 Härte (Shore A)
Shore A ist die am häufigsten falsch bestellte Eigenschaft bei der Silikonbeschaffung.
| Shore A | Fühlen | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| 10–20 | gelartig | Tragbare Textilien mit Hautkontakt, Prothesenliner |
| 20–30 | Weich, babysicher | Schnuller, Beißringe, Menstruationstassen |
| 30–50 | Standard “weich” | Dichtungen, Dichtungsringe, Badekappen |
| 50–70 | Firma | Spatelgriffe, Tastaturen, Backformen |
| 70–80 | Starr | Industriedichtungen, Strukturteile |
Die Härte wird gemessen pro ASTM D2240 mit einer Eindringzeit von 1 Sekunde. Die Verweilzeitregeln nach ISO 48-4 liefern abweichende Werte. Geben Sie die Prüfmethode in der Bestellung an, andernfalls erhalten Sie Teile mit 5–8 Shore-Punkten außerhalb des Sollbereichs und haben keinen Anspruch auf Reklamation.
Wie die Härte die Dichtungsleistung, die Haptik und die Abriebfestigkeit beeinflusst, erfahren Sie unter Shore-A-Härte von Silikon: Auswirkungen auf Haptik, Abdichtung und Haltbarkeit Und Warum ist die Shore-Härte von Silikon wichtig?.
2. Mechanische Eigenschaften
2.1 Zugfestigkeit und Dehnung
Allzweck-Silikonleitungen 4,5–10 MPa Zugfestigkeit Und 200–800% Dehnung beim Bruch gemäß ASTM D412 / ISO 37. Hochreißfeste Sorten erreichen Zugfestigkeiten von 10–12 MPa.
Silikon ist im Vergleich zu EPDM (15–20 MPa) oder Naturkautschuk (20–30 MPa) mechanisch schwächer. Es wird nicht aufgrund seiner Zugfestigkeit, sondern aufgrund seines Temperaturbereichs, seiner Biokompatibilität und seiner Rückstellfähigkeit ausgewählt.
Wenn ein Käufer fragt: “Wie viel Gewicht kann Silikon tragen?”, lautet die Antwort immer: Es hängt von der Geometrie ab, nicht vom Silikon selbst. Siehe Wie viel Gewicht kann Silikon tragen? für die Geometrie-Mathematik.
2.2 Reißfestigkeit
Reißfestigkeit: 9–55 kN/m Nach ASTM D624 Die B lässt sich Flüssigsilikonkautschuk (LSR) sauberer reißen als Heißvlies (HTV), da die Platinvernetzung ein dichteres Netzwerk erzeugt. Deshalb bestehen medizinische Ballons, Schnullersauger und Menstruationstassen fast immer aus LSR.
2.3 Kompressionssatz
Druckverformungsrest nach ASTM D395 (22 Stunden bei 175 °C) an den Lagerstellen 5–30%. Je niedriger der Wert, desto besser – er gibt an, wie stark eine Dichtung nach längerer Kompression in ihre ursprüngliche Form zurückfedert.
Platinvernetztes Silikon erreicht 8–151 TP3T. Peroxidvernetzte Typen liegen vor der Nachhärtung bei 20–301 TP3T und sinken nach einer 4-stündigen Nachhärtung bei 200 °C auf ca. 151 TP3T. Dies schlägt sich in längeren Zykluszeiten und höheren Energiekosten nieder.
3. Thermische Eigenschaften
3.1 Betriebstemperaturbereich
Die Antwort aus dem Katalog: kontinuierlich von −60 °C bis +230 °C. Eisenoxidstabilisierte Sorten weisen eine Kurzzeitbeständigkeit bis 300 °C auf.
Die Antwort aus der Praxis: Silikon versagt nicht abrupt an der oberen Belastungsgrenze – es härtet aus, verliert an Dehnbarkeit und bildet Oberflächenrisse. Lässt man eine Backmatte dauerhaft bei 230 °C laufen, steigt der Druckverformungsrest nach 6–8 Wochen an. Kundenreklamationen treten erst nach 3 Monaten auf, nicht schon am ersten Tag.
Zum Zerlegungsverhalten siehe Das Wunder der Schmelztemperatur von Silikon — Silikon schmilzt nicht; es zersetzt sich bei etwa 350–400 °C wieder zu anorganischem Siliciumdioxid.
3.2 Wärmeleitfähigkeit
0,18–0,30 W/m·K für ungefülltes Silikon. Wärmeleitfähige Sorten (mit Bornitrid, Aluminiumoxid oder Zinkoxid gefüllt) erreichen 1,5–3,0 W/m·K – verwendet in LED-Spaltpads und thermischen Schnittstellenmaterialien für EV-Batterien.
Standard-Silikon ist ein Wärmeisolator, vergleichbar mit Holz. Deshalb funktioniert ein Silikon-Ofenhandschuh – und deshalb kann man ungefülltes Silikon nicht als Kühlkörper verwenden. Details dazu finden Sie in [Referenz einfügen]. Wärmeleitfähigkeit von Silikon.
3.3 Entflammbarkeit
Standard-Silikon trägt eine UL94 V-1 Flammhemmende Verbindungen mit Platin- oder Hydratfüllstoffen erreichen die Schutzart V-0. Beim Verbrennen von Silikon entsteht nichtleitende Kieselsäureasche. Daher werden Silikonkabelmäntel für Notstromkreise in Hochhäusern und für die Schiffsverkabelung vorgeschrieben. Siehe Ist Silikon brennbar?.
4. Elektrische Eigenschaften
Silikon ist eines der wenigen Elastomere, das seine dielektrischen Eigenschaften über den gesamten Betriebstemperaturbereich beibehält.
| Eigentum | Typischer Bereich | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Volumenwiderstand | 10¹⁴–10¹⁶ Ω·cm | ASTM D257 |
| Durchschlagsfestigkeit | 17–25 kV/mm | ASTM D149 |
| Dielektrizitätskonstante (1 MHz) | 2,8–3,5 | ASTM D150 |
| Lichtbogenbeständigkeit | >120 Sek. | ASTM D495 |
Der praktische Aspekt: PVC-Isolierung erweicht oberhalb von 90 °C, während Silikon seine Durchschlagsfestigkeit bis über 200 °C beibehält. Informationen zur Auswahl des optimalen Verhältnisses von Dicke zu Spannung finden Sie unter [Link einfügen]. Durchschlagfestigkeit und Nennwerte von Silikonplatten Und Optionen für die Dicke der elektrischen Isolierschicht von Silikonplatten.
Mit Kohlenstoff oder Silber beladenes leitfähiges Silikon kehrt diesen Bereich vollständig um – der Oberflächenwiderstand sinkt auf 10⁰–10² Ω/sq. Das ist ein anderes Material; siehe Leitfähige vs. nichtleitende Silikontastaturen.
5. Chemische Eigenschaften
5.1 Trägheit und Widerstand
Silikon ist chemisch stabil gegenüber:
- Verdünnte Säuren und Laugen
- Polare Lösungsmittel (Wasser, Alkohole, Glycerin)
- Sauerstoff und Ozon – ungewöhnlich für Elastomere
- Die meisten Lebensmittel und Körperflüssigkeiten
Silikon quillt auf oder zersetzt sich in:
- Unpolare Lösungsmittel (Benzin, Toluol, Mineralöle) — Volumenzunahme 20–60%
- Konzentrierte Säuren (HCl, H₂SO₄)
- Gesättigter Dampf über 150 °C für verlängerte Verweilzeit (Si-O-Gerüsthydrolyse)
Das Aufquellen durch kurzzeitigen Kontakt mit Lösungsmitteln ist reversibel. Langfristiger Ölkontakt zerstört Silikondichtungen in Motorräumen von Kraftfahrzeugen – hier sollte Fluorsilikon (FVMQ) verwendet werden. Referenz: Chemische Beständigkeitseigenschaften von Silikonstreifen.
5.2 Hydrophobie
Kontaktwinkel des Oberflächenwassers: 100–110°. Silikon weist Wasser ohne Beschichtung ab, weshalb Silikon das Standard-Trennmittel für Betonschalungen ist und Silikondichtungen ohne zusätzliches Dichtmittel abdichten.
5.3 Verwitterung – UV-Strahlung, Ozon, Oxidation
Silikon hält 80–90% der mechanischen Eigenschaften nach 5 Jahren im Freien Belichtung unter beschleunigter ASTM G155 Xenonbogenprüfung. Naturkautschuk reißt im Freien innerhalb von 6–12 Monaten sichtbar.
Dies ist keine vollständige Immunität. Mit Ruß gefülltes schwarzes Silikon ist beständiger als farbige Varianten; klares Silikon vergilbt nach 18–24 Monaten direkter Sonneneinstrahlung sichtbar. Siehe Ist Silikon UV-beständig? Und Silikonstreifen UV- und witterungsbeständig.
Die langfristige Zersetzung von Müll auf Deponien dauert 50 bis 500 Jahre. Siehe Wie lange braucht Silikon zum Zersetzen?.
6. Biologische und Konformitätseigenschaften
Hier liegt der Fehler bei den meisten Spezifikationen. “Lebensmittelqualität” und “medizinische Qualität” sind nicht austauschbar, und “silikonverträglich” ist kein gesetzlich vorgeschriebener Begriff.
| Konformitätsstufe | Standard | Typische Verwendung | Kostenaufschlag |
|---|---|---|---|
| Industrie | Keine erforderlich | Dichtungen, Dichtungsringe, Matten | Ausgangswert |
| Lebensmittelkontakt (USA) | FDA 21 CFR 177.2600 | Backformen, Lebensmittelaufbewahrung | +5–10% |
| Lebensmittelkontakt (EU) | LFGB §30 / §31 | EU-Import-Backformen, Babyflaschen | +20–30% |
| Hautkontakt | ISO 10993-5, -10 | Wearables, Prothesen | +25–40% |
| Medizinisches Implantat | USP Klasse VI, vollständiges ISO 10993 Panel | Katheter, Implantate | +50–200% |
Eine als “medizinisch” gekennzeichnete Qualität ist nicht automatisch lebensmittelecht – unterschiedliche Migrationslösungsmittel, unterschiedliche Auslaugungstests. Siehe Lebensmittelgeeignetes vs. medizinisch geeignetes Silikon Und Lebensmittelechtes Silikon.
Bei Produkten mit Haut- oder Bioflüssigkeitskontakt muss die Biokompatibilität nicht nur am Rohmaterial, sondern auch am fertigen Produkt erneut geprüft werden. Pigmente, Trennmittel und die Handhabung nach der Aushärtung beeinträchtigen die Konformität. Referenz: Ist Silikon für medizinische Anwendungen wirklich biokompatibel? Und Prüfverfahren zur Biokompatibilität von Medizinprodukten mit Hautkontakt (ISO 10993).
Silikon ist für die meisten Anwender auch nicht sensibilisierend – siehe Ist Silikon hypoallergen?.
7. Wie sich die Eigenschaften je nach Aushärtungssystem und Härtegrad verändern
Zwei Formulierungsentscheidungen legen etwa 80% der Eigenschaften fest, bevor die Werkzeuge den Stahl bearbeiten:
| Variable | HTV (festes Silikon) | LSR (Flüssigsilikon) |
|---|---|---|
| Standard-Heilsystem | Peroxid (Platin optional) | Nur Platin |
| Härtebereich | 20–80 Shore A | 5–70 Shore A |
| Reißfestigkeit | Untere | Höher |
| Druckverformungsrest | 15–25% (nach der Nachhärtung) | 8–15% |
| Erreichbare Toleranz | ±0,05–0,10 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Werkzeugkosten | Niedrig | Hoch (Kaltläufer) |
| Zykluszeit | 3–8 Minuten | 30–90 Sek. |
| Optimale Passform | Niedrige bis mittlere Lautstärke, einfache Geometrie | Großvolumig, Medizinprodukte, Babyartikel, Mikroteile |
Wenn das Aushärtungssystem in der Bestellung nicht angegeben ist, wird standardmäßig Peroxid-HTV verwendet – günstiger, aber mit Aushärtungsrückständen, die Geschmack, Geruch und Farbstabilität beeinträchtigen können. Bei Produkten mit Hautkontakt, Babyartikeln oder medizinischen Anwendungen ist die Verwendung von Peroxid-HTV vorgeschrieben. Platin-Heilung in schriftlicher Form. Sehen LSR vs HTV Silikonkautschuk, Aushärtung vs. Vulkanisation bei Silikon, Und Silikonvulkanisation: Was Ingenieure falsch machen.
8. Schnellansicht – Alle Objekte auf einen Blick
| Eigentum | Typischer Bereich | Prüfstandard |
|---|---|---|
| Dichte | 1,10–1,25 g/cm³ | ASTM D792 |
| Shore A Härte | 10–80 | ASTM D2240 |
| Zugfestigkeit | 4,5–12 MPa | ASTM D412 |
| Dehnung beim Bruch | 200–800% | ASTM D412 |
| Reißfestigkeit | 9–55 kN/m | ASTM D624 Die B |
| Druckverformungsrest | 8–30% | ASTM D395 |
| Betriebstemperatur | −60 bis +230 °C | — |
| Wärmeleitfähigkeit | 0,18–0,30 W/m·K | ASTM C177 |
| Durchschlagsfestigkeit | 17–25 kV/mm | ASTM D149 |
| Volumenwiderstand | 10¹⁴–10¹⁶ Ω·cm | ASTM D257 |
| Flammenbewertung | UL94 V-1 (V-0 mit Flammschutzmittelzusatz) | UL94 |
| Wasserkontaktwinkel | 100–110° | — |
Vergleichstabelle der Silikoneigenschaften von Silikon, EPDM, Naturkautschuk, PVC und Fluorsilikon hinsichtlich Härte, Temperaturbereich, Dielektrizitätskonstante, chemischer Beständigkeit und Kosten
Häufig gestellte Fragen
Ist Silikon giftig?
Nein. Ausgehärtetes Silikon ist chemisch inert und gemäß FDA 21 CFR 177.2600, LFGB §30/§31 und ISO 10993 für den Kontakt mit Lebensmitteln und medizinischen Produkten zugelassen, sofern es sachgemäß gemischt und nachgehärtet wurde. Nicht ausgehärtetes Silikon und Peroxid-Aushärtungsnebenprodukte dürfen in der Werkstatt nicht eingeatmet werden.
Schmilzt Silikon?
Nein. Silikon hat keinen Schmelzpunkt. Oberhalb von ca. 350 °C zersetzt es sich zu Siliciumdioxid (SiO₂), einer feinen weißen Asche. Deshalb eignet sich Silikon für feuerfeste Kabel und Hochtemperaturdichtungen.
Worin besteht der Unterschied zwischen Silikon und Silikon?
Silizium ist das Element (Si). Silikon ist ein Polymer mit einem Si-O-Si-Grundgerüst und Methyl- oder Vinyl-Seitengruppen. Siehe Silikon vs. Silikon.
Wie lange hält Silikon?
Über 20 Jahre im Innenbereich, 5–10 Jahre im Außenbereich unter direkter UV-Strahlung, abhängig von der Qualität. Die Zersetzung auf der Deponie dauert 50–500 Jahre.
Was diese Säule nicht abdeckt
Dies ist die Objektreferenz, nicht die Beschaffungsrichtlinie. Drei Einschränkungen sind zu beachten, bevor eine der oben genannten Zahlen als fest angesehen wird:
- Die Eigenschaftszahlen sind formelabhängig. Die Spezifikationsbereiche können je nach Sorte, Füllstoffgehalt und Aushärtungssystem um ±20% variieren. Fordern Sie daher immer das tatsächliche technische Datenblatt (TDS) des Lieferanten für die angegebene Sorte an.
- Die Testmethode ist wichtiger als die Zahl. Ein Bauteil mit einer Shore-A-Härte von 50, gemessen bei einer Verweilzeit von 1 Sekunde, weist andere Werte auf als eines, gemessen bei einer Verweilzeit von 15 Sekunden. ASTM D2240 und ISO 48-4 liefern für dasselbe Bauteil unterschiedliche Messwerte. Die Prüfmethode ist im Datenblatt festgelegt.
- Die Dokumentation zur Einhaltung der Vorschriften verfällt. FDA-, LFGB- und USP-Prüfzertifikate gelten für eine bestimmte Rohmaterialcharge, nicht unbegrenzt für das fertige Teil. Bei Änderungen der Materialqualität, des Lieferanten oder der Pigmente ist eine erneute Prüfung erforderlich.
Bevor Sie eine Anfrage an eine Silikonfabrik senden, sollten Sie fünf Punkte festlegen:
- Dauerbetriebstemperatur (nicht Spitzentemperatur)
- Shore-A-Ziel mit deklarierter Testmethode
- Geltungsbereich der Konformität – welcher Standard, welche Kontaktmethode
- Aushärtungssystem – Platin oder Peroxid
- Toleranzklasse – Verbraucher-, Industrie- oder Medizinprodukt
Ohne diese fünf Angaben ist jedes Angebot, das Sie erhalten, eine Schätzung, und jeder einzelne Posten in der TDS-Aufstellung ist nicht überprüfbar.
Dieser Abschnitt steht neben einem umfassenderen Nachschlagewerk. Wenn Sie das vollständige Bild verstehen möchten – was Silikon chemisch gesehen ist, wie es hergestellt wird und wo es innerhalb der Elastomerfamilie einzuordnen ist – lesen Sie den folgenden Artikel: Vollständiger Silikonmaterial-Leitfaden. Verwenden Sie dies als vorgelagerten Kontext; verwenden Sie diese Seite als Eigenschaftssuche.
