In industriellen Anlagen und Fluidsystemen ist eine effektive Abdichtung entscheidend für die Betriebssicherheit und die Vermeidung von Medienleckagen. Die Auswahl der Dichtungsmaterialien, insbesondere deren Fähigkeit, dem Innendruck standzuhalten, ist ein grundlegender Faktor für den Dichtungserfolg. Eine falsche Auswahl kann zu vorzeitigem Dichtungsausfall, Leckagen und potenziellen Sicherheitsrisiken führen. Dieser Leitfaden beschreibt die wichtigsten Dichtungsmaterialien, die für verschiedene Druckbereiche empfohlen werden.
I. Niederdruckanwendungen (0 – 5 MPa)
Häufige Anwendungsfälle: Pneumatiksysteme, Niederdruck-Hydrauliksysteme, Wasseraufbereitung, Lebensmittel- und Getränkemaschinen, Kolbenstangendichtungen bei geringer Belastung.
Materialauswahl:
1. Nitrilkautschuk (NBR): Die wirtschaftlichste und vielseitigste Wahl für Niederdruckanwendungen. Er bietet hervorragende Beständigkeit gegenüber Hydraulikölen, Schmierstoffen, Kraftstoffen und Luft auf Mineralölbasis und überzeugt durch sein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis. Ideal für die meisten Niederdruck-Hydraulik- und Pneumatikanwendungen.
2. Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM): Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Heißwasser, Dampf, Kühlmittel (Glykol), Ketonen und schwachen Säuren/Basen. Nicht geeignet für Mineralöle oder Kraftstoffe. Hauptsächlich verwendet zur Abdichtung von wasserbasierten Medien und Wärmeträgerflüssigkeiten in Niederdrucksystemen.
3. Polyurethan (PU/AU/EU): Charakterisiert durch extreme Abriebfestigkeit und hohe mechanische Festigkeit. Unter niedrigem Druck machen es seine überlegene Extrusionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit zu einer hervorragenden Wahl für oszillierende Dichtungen (z. B. Kolben- und Stangendichtungen) und übertreffen Standardgummi hinsichtlich der Lebensdauer deutlich.
Zusammenfassung: Bei Niederdruckanwendungen ist die Medienverträglichkeit von größter Bedeutung. NBR ist die vielseitige Standardoption, PU bietet eine höhere Verschleißfestigkeit und EPDM ist speziell für wässrige und polare Medien geeignet.
II. Mitteldruckanwendungen (5 – 30 MPa)
Typische Anwendungsfälle: Baumaschinen, Spritzgießmaschinen, Werkzeugmaschinen, Hydrauliksysteme mittlerer Leistung.
Materialauswahl:
1. Polyurethan (PU): Die bevorzugte Wahl für Mitteldruckhydraulik. Seine hohe mechanische Festigkeit, Härte und außergewöhnliche Extrusionsbeständigkeit wirken druckbedingten Verformungen und Spaltextrusionen wirksam entgegen und machen es zum bevorzugten Material für Kolben- und Stangendichtungen.
2. Nitrilkautschuk (NBR): Verstärkte NBR-Mischungen eignen sich weiterhin für Anwendungen, bei denen der Druck unter 15–20 MPa bleibt und die Temperaturen moderat sind, insbesondere für statische Dichtungsanwendungen wie O-Ringe. Ihre Extrusionsbeständigkeit ist jedoch deutlich geringer als die von Polyurethan (PU).
3. Fluorelastomer (FKM/Viton®): Die bevorzugte Wahl bei Medien mit hohen Temperaturen, Kraftstoffen oder aggressiven Chemikalien (z. B. sauren Flüssigkeiten), auch im mittleren Druckbereich. FKM bietet überlegene Chemikalienbeständigkeit und Hochtemperaturleistung (bis über 200 °C).
Zusammenfassung: Bei mittleren Drücken ist die Extrusionsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung. Polyurethan (PU) ist die erste Wahl für dynamische Dichtungen, während Fluorelastomer (FKM) für anspruchsvolle chemische und Hochtemperaturumgebungen eingesetzt wird.
III. Anwendungen bei hohem und ultrahohem Druck (über 30 MPa, bis zu 100 MPa+)
Typische Anwendungsfälle: Hydraulikheber, Ultrahochdruckpumpen, Wasserstrahlschneiden, Ausrüstung für Öl- und Gasbohrlochköpfe, Druckbehälterprüfsysteme.
Materialauswahl:
1. Polyurethan (PU): Speziell formulierte und entwickelte Polyurethane (z. B. gegossenes Polyurethan) stellen nach wie vor eine praktikable Option für dynamische Hochdruckdichtungen dar, erfordern jedoch eine präzise Formulierung und Dichtungskonstruktion, die häufig den Einsatz von Antiextrusions-Stützringen notwendig macht.
2. Aramidfaserverbundwerkstoffe / Technische Kunststoffe (PEEK, gefülltes PTFE): Diese Werkstoffe sind für Anwendungen unter extrem hohen Drücken unerlässlich. Es handelt sich nicht um Elastomere, sondern um Hochleistungskunststoffe mit außergewöhnlicher mechanischer Festigkeit und Elastizitätsmodul.
• Gefülltes PTFE: Die Zugabe von Füllstoffen wie Glasfasern, Kupfer oder Kohlenstofffasern zu PTFE verbessert dessen Druckfestigkeit und Extrusionsbeständigkeit erheblich. Es wird häufig für Stütz- und Dichtungsringe verwendet, um Primärdichtungen vor Extrusion und Beschädigung zu schützen.
•PEEK: Bietet extrem hohe Festigkeit, Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit und wird zur Herstellung von Dichtungsringen und Stützringen in Umgebungen mit extrem hohem Druck verwendet.
3. Metalldichtungen (Kupfer oder Edelstahl): Unter extremem Druck (z. B. >70 MPa), hohen Temperaturen oder starken Stoßdrücken stoßen Elastomere und Kunststoffe an ihre Grenzen. Metallene O-Ringe oder C-Ringe sind hier die optimale Lösung. Sie dichten durch plastische Verformung ab und bieten höchste Zuverlässigkeit, sind jedoch in der Regel nur für den Einmalgebrauch bestimmt und erfordern eine hohe Montagevorspannung.
Zusammenfassung: Bei extrem hohen Druckbedingungen verschiebt sich die Strategie von „elastischer Abdichtung“ zu „starrer Umhüllung“. Hochfeste technische Kunststoffe (verstärktes PTFE, PEEK) und Metalle sind unerlässlich, wobei die Konstruktionen auf die Minimierung von Verformung und Extrusion ausgerichtet sind.
IV. Weitere wichtige Auswahlfaktoren
Druck ist nicht das alleinige Kriterium; die Auswahl muss eine ganzheitliche Beurteilung beinhalten:
• Temperatur: Der Betriebstemperaturbereich des Materials muss die Systemtemperatur vollständig abdecken. Hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung; niedrige Temperaturen führen zu Versprödung.
• Medienverträglichkeit: Dies ist die wichtigste Voraussetzung. Das ausgewählte Material darf durch das eingeschlossene Medium weder korrodiert, aufgequollen noch anderweitig beeinträchtigt werden.
• Bewegungsart: Statische Dichtung, dynamische Dichtung mit Hin- und Herbewegung oder Rotationsdichtung? Jede Bewegungsart stellt unterschiedliche Anforderungen an Verschleißfestigkeit, Wärmeerzeugung und Wärmeleitfähigkeit.
• Hardwarekompatibilität: Systemspielraum, Oberflächenbeschaffenheit und Härte beeinflussen direkt den Extrusionswiderstand und die Verschleißrate einer Dichtung.
Schlussfolgerung:
Die Auswahl von Dichtungsmaterialien stellt eine systemtechnische Herausforderung dar, wobei der Druck ein zentrales Unterscheidungsmerkmal ist:
•Niedriger Druck: Fokus auf Medien. NBR/EPDM sind die Hauptstützen.
•Mittlerer Druck: Fokus auf Extrusionsbeständigkeit. PU/FKM sind die erste Wahl.
•Hoher Druck: Fokus auf Festigkeit.Verbundwerkstoffe und Metalle übernehmen die Führung.
Das pragmatische Auswahlprinzip lautet: Unter Berücksichtigung der Medien- und Temperaturanforderungen sind Werkstoffe mit ausreichender Extrusionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit entsprechend dem Betriebsdruck auszuwählen. Zudem ist auf eine korrekte Ausführung der Dichtungsnut und des Dichtungsspalts zu achten. Der teuerste Werkstoff ist nicht zwangsläufig der beste; die optimale Wahl ist derjenige, der am besten zu den spezifischen Betriebsbedingungen passt.
Veröffentlichungsdatum: 23. August 2025