Bei extremen Temperaturstürzen können Silikondichtungen in Geräten aller Art undicht werden. Ob in Fahrzeugen, Klimaanlagen, Medizingeräten oder motorbetriebenen Gartengeräten – jedes Jahr im Winter beobachten wir dasselbe Phänomen. Standardteile, die bei milden Temperaturen einwandfrei funktionierten, verlieren plötzlich ihre Dichtigkeit, sobald die Temperatur -35 °C oder darunter erreicht. Die Ausfallrate von herkömmlichem Silikon kann bei extremer Kälte um 30 bis 50 % steigen.
Wenn Sie aktuell mit Undichtigkeiten zu kämpfen haben oder diese in der nächsten Saison vermeiden möchten, erklärt Ihnen dieser Artikel genau, warum sie auftreten und wie man sie in der Praxis beheben kann. Wir fertigen diese Dichtungen täglich in unserer Werkstatt an, und die folgenden Details basieren auf jahrelanger Erfahrung im Pressenbetrieb und in Kältekammern.
Funktionsweise von Silikondichtungen und gängige Arten
Eine Silikondichtung erfüllt eine einfache Aufgabe: Sie wird zwischen zwei Oberflächen zusammengepresst und drückt zurück, um alle Spalten zu schließen. Dieser gleichmäßige Druck hält Öl, Luft oder Wasser genau dort, wo sie hingehören.
In unserer Werkstatt produzieren wir regelmäßig vier Hauptmodelle. Hier ist die Übersicht:
| Typ | Typische Härte | Wo wir es am häufigsten sehen | Üblicher Temperaturbereich |
| O-Ringe | 50–70 Shore A | Pumpen, Ventile, Motoren | -55 °C bis 200 °C |
| Flachdichtungen | 40–60 Shore A | Abdeckungen, Gehäuse | -50 °C bis 180 °C |
| Lippendichtungen | 60–80 Shore A | Rotierende Wellen | -45 °C bis 150 °C |
| Speziell geformte Bits | 30–90 Shore A | Medizinische Artikel, Haushaltsgeräte | Kommt auf die Mischung an. |
O-Ringe machen nach wie vor den größten Teil unserer Produktion aus – etwa 70%. Die Form ändert sich, aber die Regeln bleiben dieselben: Die richtige Mischung wählen und die richtige Anpresskraft einstellen, dann ist Kälte kein Problem mehr.
Die Wissenschaft: Warum Silikon beim Einfrieren steif und spröde wird
Herkömmliches VMQ-Silikon hat eine Kristallisationsgrenze bei niedrigen Temperaturen nahe -55 °C. Oberhalb dieser Temperatur bleiben die Molekülketten locker und flexibel. Bei deutlich niedrigeren Temperaturen verfestigen sie sich. Die Dichtung verliert ihre Elastizität.
Ein paar praktische Dinge verschlimmern die Situation, sobald der Winter einbricht:
- Silikon schrumpft stärker als Metall oder Kunststoff. Der Spalt zwischen den Teilen vergrößert sich leicht, während die Dichtung kleiner wird.
- Die Härte steigt rapide an. Bei -45 °C kann der Shore-A-Wert um 5–10 Punkte ansteigen. Was sich im Geschäft weich anfühlte, fühlt sich plötzlich wie steifer Kunststoff an.
- Der Druckverformungsrest ist ein ernstes Problem. Wir führen an jeder neuen Charge Prüfungen nach ASTM D395 durch. Bei Raumtemperatur liegt der Wert nach 24 Stunden bei etwa 81 TP3T. Bei -40 °C kann dasselbe Material einen Wert von 351 TP3T erreichen. Es bleibt einfach flach.
Jegliche Feuchtigkeit, die in der Nut gefriert, erhöht den Druck und kann zu Rissen führen. Bewegliche Teile sind am stärksten betroffen, da die starre Dichtung schnellen Bewegungen nicht mehr folgen kann.
Lehren aus der Produktionspraxis: Häufige Fehler und wie wir sie vermeiden
Über die Jahre haben wir gelernt, die vier häufigsten Probleme bei Kälte zu erkennen. Hier erfahren Sie, was immer wieder auftritt – und wie wir diese Probleme durch unsere Baumaßnahmen beheben.
Erstens: Wir verwenden Standard-VMQ, wenn die Anwendung phenylmodifiziertes Silikon erfordert. Die reine Variante ist bis ca. -55 °C an statischen Stellen einsetzbar, die Zugabe von Phenylgruppen hält das Material jedoch bis -100 °C flexibel. Für alle Anwendungen mit einer Temperaturbeständigkeit unter -30 °C verwenden wir standardmäßig die Phenylversion.
Zweitens: Die Wahl einer zu hohen Härte. Viele Spezifikationen fordern 70 Shore A, da sich das Material robust anfühlt. Bei Minustemperaturen macht diese zusätzliche Härte die Dichtung jedoch zu starr. Wir empfehlen unseren Kunden für den Einsatz bei Kälte 50–60 Shore A – diese Härte behält ihre Elastizität deutlich länger.
Drittens: kurze Nachhärtungszyklen. Peroxidgehärtete Teile benötigen nach dem Formgebungsprozess 2 bis 4 Stunden bei 200 °C. Diese Zeit wird niemals verkürzt. Der zusätzliche Schritt fixiert die Vernetzungen und hält den Druckverformungsrest selbst bei -40 °C gering.
Viertens: zu viel Füllstoff. Siliciumdioxid-Füllstoffe verbessern zwar die Reißfestigkeit, beeinträchtigen aber die Flexibilität bei niedrigen Temperaturen. Wir halten den Füllstoffanteil in unseren kältebeständigen Mischungen moderat und lassen das Basispolymer einen größeren Teil der Last tragen.
Diese Optionen sind mittlerweile fester Bestandteil unseres Prozesses. Sie erhöhen die Kosten kaum, machen aber bei sinkenden Temperaturen einen großen Unterschied.
Kurzcheck: Werden Ihre Robben den nächsten Kälteeinbruch überleben?
Sie können sich auch ohne Laborausrüstung einen guten Überblick verschaffen. Versuchen Sie diese drei Schritte:
- Drucktest. Drücken Sie die Dichtung bei Raumtemperatur fest zusammen. Sie sollte schnell und sauber zurückfedern.
- Frostschutzspray. Nehmen Sie eine Dose aus der Elektronikabteilung, drücken Sie zehn Sekunden lang auf den Verschluss und dann erneut. Bleibt der Verschluss flach, kann Kälte Probleme verursachen.
- Über Nacht einfrieren. Ein kleines Stück 25% komprimieren, einfrieren und am nächsten Morgen die Rückgewinnung prüfen. Ein Wert unter 80% bedeutet, dass das Material möglicherweise nicht standhält.
Für kritische Aufträge führen wir an den Proben kostenlos vollständige Kaltboxtests durch.
Methoden, die Lecks tatsächlich stoppen
Drei Änderungen lösen das Problem in der Regel endgültig.
Besseres Material
- Standard VMQ → Phenyl-Tieftemperaturqualität (bis -100 °C beständig)
- Phenylsilikon → Fluorsilikon, wenn zusätzlich Ölbeständigkeit erforderlich ist
Wir haben beide Größen auf Lager und können die meisten Größen in weniger als zwei Wochen anfertigen.
Intelligenteres Nutdesign
Zielkompression 15–30%. Die Nutbreite 15% vergrößern, um die Ausdehnung zu ermöglichen. So bleibt auch bei Schrumpfung noch Spielraum. Eine kleine Fase an den Kanten reduziert die Spannung. Solche Anpassungen nehmen wir regelmäßig für unsere Kunden vor.
Einfache Anpassungsgewohnheiten
Dichtung und Passstücke vor der Montage auf mindestens 10 °C erwärmen. Eine dünne Schicht Tieftemperatur-Silikonfett verwenden. Das Anzugsmoment nach dem ersten Frost-Tau-Zyklus erneut prüfen – die Materialien dehnen sich unterschiedlich schnell aus.
Unsere LT-100 O-Ringe und Kältedichtungen haben 500 Stunden bei -50 °C auf dem Prüfstand ohne Leckagen überstanden. Viele Kunden setzen sie mittlerweile ganzjährig ein. Der Preisunterschied beträgt in der Regel nur 8–121 TP3T.
Wie wir kältebeständige Teile von Grund auf herstellen
Jede Charge beginnt mit Rohmaterial, dessen Glasübergangstemperatur geprüft wurde. Wir passen den Phenylgehalt während des Mischvorgangs an die niedrigste vom Kunden erwartete Temperatur an. Die Formtemperaturen bleiben innerhalb von ±1 °C. Vollständige Nachhärtungsläufe sind Standard. Die ersten Teile werden direkt zur Dichtheitsprüfung in die -70 °C Kältekammer gegeben.
Wir erfassen außerdem die Rückstellkraft von TR-10 und die Ergebnisse der Kaltbiegung bei jeder neuen Gummimischung. Solche kleinen Schritte gewährleisten zuverlässige Wintereigenschaften ohne Kostensteigerungen.
Geschichten aus realen Anwendungen
Ein Freiluftkraftwerk in Norwegen stellte auf O-Ringe aus Phenylsilikon um, nachdem bei -30 °C mit Standardmaterial Leckagen aufgetreten waren. Zwei Winter später halten die Dichtungen immer noch einwandfrei, und die Wartungskosten sanken deutlich.
Ein Hersteller von Beatmungsgeräten benötigte Lippendichtungen, die auch bei Transporttests im Winter flexibel blieben. Eine speziell entwickelte 55 Shore A-Mischung mit einer kleinen Nutanpassung bestand den Test bei -40 °C im ersten Anlauf. Diese Spezifikation ist nun Standard für die Exportgeräte.
Ein kanadischer HLK-Anlagenbauer hatte Probleme mit gerissenen Dichtungen an den Paneelen in einem Kühlhaus. Der Wechsel zu einem 45 Shore A-Material mit höherer Reißfestigkeit reduzierte die Probleme vor Ort von 22% nahezu auf null.
Jeder Fall begann mit einer kurzen Überprüfung von Temperatur, Medium und Rillendesign.
Häufig gestellte Fragen
Hält normales Silikon Temperaturen bis zu -40°C stand?
Es kann bei sehr leichter statischer Beanspruchung mit perfekter Nutpassung verwendet werden, aber die meisten realen Anwendungen unter -30°C erfordern die Tieftemperaturversion.
Material- oder Konstruktionsproblem?
Meist eine Mischung aus beidem. Selbst gutes Material versagt, wenn die Nut zu flach ist. Zeichnungen prüfen wir kostenlos, wenn Sie sie uns zusenden.
Phenyl oder Fluorsilikon – was ist besser?
Phenyl bietet die beste Kälteflexibilität. Fluorsilikon erhöht die Ölbeständigkeit, ist aber nicht ganz so kältebeständig. Wir wählen das Material passend zu Ihrer Flüssigkeit und der zu erwartenden niedrigsten Temperatur.
Wie kann ich meine eigenen Teile überprüfen?
Der Gefriersprühtest ist schnell und zuverlässig. Alternativ können Sie eine Kompressionsprüfung über Nacht durchführen. Für anspruchsvolle Projekte bieten wir Ihnen kostenlose, umfassende Labortests an.
Hilft härteres Material bei Kälte?
Nein – weichere Sorten (50–60 Shore A) schneiden bei Minusgraden fast immer besser ab.
Wie viel teurer sind kältebeständige Dichtungen?
Üblicherweise 8–15%. Die Einsparungen bei Ausfallzeiten und Serviceeinsätzen amortisieren sich schnell.
Abschluss
Kaltes Wetter muss nicht zwangsläufig zu Undichtigkeiten führen. Die richtige Dichtungsmasse, die passende Nut und eine sorgfältige Fertigung sorgen für Abdichtung. Sollten Sie aktuell Probleme feststellen oder zukünftige planen, teilen Sie uns einfach die niedrigste Temperatur, das verwendete Filtermaterial und die gewünschte Größe mit. Wir senden Ihnen innerhalb weniger Tage eine individuelle Empfehlung und kostenlose Muster zu.
