Vergelijking van siliconen afdichtingen en andere rubberafdichtingen op het gebied van prestaties

Materiaalopbouw en structurele verschillen tussen silicone- en rubberpakkingen

Chemische structuur: het Si-O-ruggesteun van silicone vergeleken met koolstofgebaseerde synthetische rubbers

Siliconen afdichtingen hebben een speciale silicium-zuurstofruggegraat die ze een uitstekende thermische stabiliteit geeft en ze zeer bestand maakt tegen oxidatie. In vergelijking met de koolstof-koolstofketens in synthetische rubbers zoals EPDM of nitrilrubber wordt dit verschil duidelijk. Door de anorganische aard van siliconen blijven ze flexibel bij temperatuurschommelingen van zeer koud, -55 graden Celsius, tot extreem heet, 230 graden Celsius. Daarentegen moeten koolstofhoudende rubbers worden gevulcaniseerd om hun polymeerstructuur te stabiliseren. Dit betekent helaas dat ze sneller afbreken bij langdurige blootstelling aan hoge temperaturen of zonlicht.

Belangrijke additieven: de rol van vulstoffen, vulmiddelen en weekmakers in de prestaties

CompoNent	Silicone kussentjes	Synthetische rubberafdichtingen
Vullers	Silica (verbetert scheurweerstand)	Koolstofzwart (verhoogt duurzaamheid)
Stollingsmiddelen	Peroxiden (vormen hittebestendige bindingen)	Zwavel (vormt netwerkverbindingen bij lagere temperaturen)
Weekmakers	Zelden nodig vanwege de inherente flexibiliteit	Op aardolie gebaseerde oliën (voorkomen van brosheid)

Siliconenformuleringen vereisen doorgaans minder additieven om de gewenste prestaties te bereiken, waardoor het risico op langdurige degradatie door uitspoelen of afbraak van weekmakers wordt verlaagd.

Polymer Flexibiliteit en Veerkracht: Hoe Moleculaire Structuur de Afdichtingsgedrag Beïnvloedt

Silicium-zuurstofbindingen bevatten ongeveer 50 procent meer energie dan koolstof-koolstofbindingen, wat verklaart waarom siliconen na samendrukking zo goed terugveren. Tests volgens ASTM D395-normen tonen ook interessante verschillen aan. Nitrilrubber verliest doorgaans tussen de 15 en 25 procent van zijn afdichtvermogen nadat het is samengeperst, terwijl silicone het grootste deel van zijn vorm behoudt. Zelfs na 10.000 uur continu onder druk te hebben gestaan bij 150 graden Celsius, vertoont silicone slechts ongeveer 10 procent compressievervorming. Deze duurzaamheid is precies wat ingenieurs nodig hebben bij het ontwerpen van onderdelen die constante temperatuurschommelingen of zware mechanische belastingen gedurende lange tijd moeten weerstaan.

Temperatuurbestendigheid: Siliconen afdichting versus gangbare rubberalternatieven

Prestaties bij hoge temperaturen: Stabiliteit van siliconen tot 230 °C vergeleken met EPDM en nitril

Siliconen afdichtingen kunnen behoorlijk extreme hitte weerstaan en blijven intact, zelfs wanneer de temperatuur oploopt tot ongeveer 230 graden Celsius. Dat is ongeveer tweemaal zoveel als wat EPDM-materialen aankunnen voordat ze afbreken bij ongeveer 150 °C, en driemaal beter dan standaard nitrilrubber. De reden achter deze indrukwekkende hittebestendigheid ligt in de chemische structuur van siliconen zelf. De silicium-zuurstof-ruggegraat breekt eenvoudigweg niet af zoals andere materialen wanneer deze langdurig aan hoge temperaturen worden blootgesteld. Neem stoomafsluiters als praktisch voorbeeld. Terwijl EPDM-afdichtingen meestal al na een paar maanden beginnen te verslijten onder deze zware omstandigheden, behoudt siliconen zijn vorm en prestatie-eigenschappen, waarbij de compressievervorming gedurende vergelijkbare levensduur onder de 15% blijft.

Flexibiliteit bij lage temperaturen: Silicone versus nitril en neopreen in koude omgevingen

Silicone blijft behoorlijk flexibel, zelfs bij zeer lage temperaturen zoals -50°C, en behoudt ongeveer 85% van zijn normale eigenschappen. Dat is veel beter dan nitril of neopreen, die stijf beginnen te worden wanneer de temperatuur onder de -30°C daalt. Het vermogen om soepel te blijven, is erg belangrijk voor toepassingen zoals het afdichten van vriesinstallaties of grote oliepijpleidingen in de Arctische regio's, waar standaardmaterialen gewoon barsten en uitvallen. We hebben dit ook in werkelijke LNG-installaties gezien. Tests daar lieten zien dat siliconenpakkingen ongeveer tien keer langer meegaan dan neopreenpakkingen bij de extreme kou van -162°C. Het is dan ook duidelijk waarom steeds meer industrieën tegenwoordig overstappen.

Thermische degradatie en langetermijngrenzen in industriële omgevingen

Rubbermaterialen op basis van koolstof hebben de neiging sneller te verslijten wanneer ze blootgesteld worden aan herhaalde temperatuurwisselingen. Neem bijvoorbeeld EPDM: het verliest ongeveer 40% van zijn treksterkte na 1.000 uur langdurig op 135 graden Celsius te hebben gestaan. Silicone daarentegen blijft veel beter standhouden en vertoont minder dan 10% achteruitgang, zelfs na verwarming tot 200 graden gedurende dezelfde periode. Praktijktests tonen aan dat dit verschil doorslaggevend is in zware omgevingen zoals turbine-uitlaatsystemen, waar temperaturen plots kunnen stijgen. Siliconenonderdelen houden in deze omstandigheden gemakkelijk meer dan 15 jaar stand, soms zelfs tot 260 graden Celsius zonder defect te raken. Dat betekent niet langer elke drie maanden afdichtingen hoeven vervangen, zoals vaak gebeurt met standaard nitrilrubber, die simpelweg de hitte op de lange termijn niet aankan.

Chemische, UV- en ozonbestendigheid van siliconen- en rubberafdichtingsmaterialen

Bestand tegen oliën, oplosmiddelen en zuren: Silicone versus Nitril, Neopreen en EPDM

Silicone houdt het vrij goed tegenover niet-polair materiaal zoals oplosmiddelen en alcoholen, hoewel het de neiging heeft op te zwellen bij blootstelling aan koolwaterstoffen. Nitrilrubber is eigenlijk beter geschikt voor plaatsen waar veel olie en brandstof aanwezig is. EPDM werkt uitstekend met polaire chemicaliën, waaronder zuren en alkaliën, maar presteert minder goed bij contact met op aardolie gebaseerde vloeistoffen. Neem bijvoorbeeld silicone: het behoudt ongeveer 90% van zijn treksterkte, zelfs na 1.000 uur in ASTM #3-olie. In dezelfde omstandigheden verliest nitril ongeveer 40% van zijn elasticiteit, volgens gegevens uit het Material Compatibility Report dat vorig jaar werd gepubliceerd. Deze informatie helpt ingenieurs bij het kiezen van het juiste materiaal voor specifieke toepassingen.

Opzwellen, Vervorming na samendrukking en Chemische afbraak over tijd

De gevulcaniseerde structuur van siliconen beperkt opzwellen tot minder dan 5% volume-increase in agressieve media, wat beter presteert dan neopreen (15–20%) en EPDM (10–12%). Tijdens industriële cycli van vijf jaar behoudt siliconen minder dan 10% compressiekruip vergeleken met 25–35% bij rubberen alternatieven, waardoor de herafdichtingsfrequentie gehalveerd wordt (Gasket Durability Study 2022).

UV- en ozonbestendigheid: De inherente weerstand van siliconen versus de buitenbestendigheid van EPDM

Siliconen is van nature bestand tegen UV-straling en ozon zonder dat stabilisatoren nodig zijn, en behoudt zijn flexibiliteit na 10.000 uur in versnelde weertesten. EPDM bereikt buitenbestendigheid door toevoeging van koolstofzwart, maar wordt bros bij lage temperaturen. In kustnabije installaties vertoont siliconen na drie jaar minimale oppervlaktebarsten (<0,5 mm), vergeleken met 2–3 mm bij onbeschermd neopreen.

Prestaties in de praktijk in de automobielindustrie, HVAC en buitentoepassingen

• Automotive : Silicone wordt verkozen in systemen voor terugwinning van brandstofdamp vanwege de ozonbestendigheid; nitril blijft standaard bij direct contact met olie
• HVAC : EPDM biedt een evenwicht tussen kosten en ozonbestendigheid voor luchtkanalen en dakeenheden
• Buiten : Silicone afdichtingen in aansluitdozen van zonnepanelen houden meer dan 15 jaar zonder UV-afbraak, wat de onderhoudskosten met 30% verlaagt ten opzichte van rubberen alternatieven

Mechanische eigenschappen en langetermijnduurzaamheid van siliconen afdichtingen

Reksterkte, scheurweerstand en elasticiteit onder dynamische belastingen

Siliconen afdichtingen vertonen doorgaans treksterktes in het bereik van ongeveer 4 tot 12 MPa, terwijl ze tot 90-100% kunnen uitrekken voordat ze breken. Deze eigenschappen betekenen dat ze zeer goed presteren wanneer ze worden blootgesteld aan constante beweging of spanning. Het materiaal is uitermate geschikt voor het maken van afdichtingen in apparatuur die veel trilt, zoals pompen en andere industriële machines. Volgens ASTM D412-tests behoudt siliconen ongeveer 85% van zijn flexibiliteit, zelfs bij temperaturen tot -40 graden Celsius. Dat is aanzienlijk beter dan alternatieven zoals nitril- of EPDM-rubber, die vaak stijf worden en hun effectiviteit verliezen wanneer de temperatuur daalt onder de -20 graden Celsius.

Compressievervorming en herstel: prestaties na langdurige belasting

Silicone blijft beter veerkrachtig na 500 uur onder druk te hebben gestaan bij 150 graden Celsius, met slechts ongeveer 15 tot 25 procent compressievervorming. Dat is aanzienlijk beter dan EPDM, dat doorgaans ongeveer 30 tot 50 procent compressie vertoont. Voor flenssystemen die bedoeld zijn om vele jaren mee te gaan, maakt dit soort herstel het grote verschil. Wat vooral opvalt, is hoe de gecrosslinkte structuur van silicone bestand is tegen permanente vormveranderingen, zelfs bij blootstelling aan extreme temperaturen van min 60 tot 230 graden Celsius. Dit is bevestigd door testnormen zoals ASTM D395, waardoor ingenieurs vertrouwen hebben in de prestaties op lange termijn onder zware omstandigheden.

Duurzaamheid onder gecombineerde mechanische en milieubelasting

Veldtests waarbij materialen tegelijk worden blootgesteld aan UV-stralen, chemicaliën en herhaalde belasting tonen aan dat siliconen ongeveer 90% van zijn oorspronkelijke afdichtkracht behoudt, zelfs na vijf lange jaren buitenshuis. Voor neopreen is de situatie echter heel anders. Wanneer het onder vergelijkbare realistische omstandigheden wordt geplaatst, begint het vrij snel te degraderen en verliest het ongeveer 40% van zijn effectiviteit in slechts twee jaar, omdat ozon mettertijd vervelende oppervlaktebarsten veroorzaakt. Op basis van deze bevindingen geven veel ingenieurs tegenwoordig de voorkeur aan siliconen voor toepassingen zoals offshore olieplatforms, zonnepaneleninstallaties en industriële chemische installaties, waar materialen tegelijkertijd door meerdere belastingen worden getroffen. Dat is ook logisch, gezien de manier waarop het presteert in vergelijking met alternatieven.

Toepassingsspecifieke selectiegids voor siliconen- en rubberafdichtingen

Medische en voedselveilige toepassingen: waarom siliconen domineert op het gebied van veiligheid en conformiteit

Wanneer het gaat om medische apparatuur en voedselverwerkingsmachines, valt siliconen op als het meest gebruikte materiaal omdat het veilig is en voldoet aan de belangrijke FDA- en NSF-eisen. Wat maakt siliconen nu zo bijzonder in vergelijking met materialen zoals EPDM of nitril? Het biedt geen kans op microben en kan herhaaldelijk worden gesteriliseerd, zelfs bij temperaturen van ongeveer 135 graden Celsius (ongeveer 275 graden Fahrenheit), zonder te degraderen. Het echte voordeel is echter de stabiliteit van siliconen. Het zal geen schadelijke chemicaliën vrijgeven in wat het ook raakt, wat verklaart waarom het overal wordt gebruikt, van IV-systemen in ziekenhuizen tot afsluiters in zuivelinstallaties. Voor industrieën waar verontreiniging absoluut niet toegestaan is, wordt deze eigenschap van siliconen cruciaal.

Automotive en industriële HVAC: Balanceren van kosten, temperatuur en chemische blootstelling

Als het gaat om auto- en HVAC-systemen, hangt de materiaalkeuze sterk af van wat het onderdeel dag in, dag uit moet doen en hoe lang het moet meegaan. Nitrilrubber is uitstekend geschikt voor het afdichten van brandstofleidingen, omdat het goed bestand is tegen oliën. Wanneer het echter heet wordt onder de motorkap, met temperatuurschommelingen van zo laag als -50 graden Celsius tot wel gloeiende 200 graden, presteert siliconenrubber gewoon beter. De meeste mensen kiezen voor EPDM bij toepassingen in koeltorens buitenshuis, omdat het regen, zonlicht en alle andere elementen van Moeder Natuur goed weerstaat. Maar wanneer het gaat om warmtewisselaars die regelmatig temperaturen boven de 150 graden Celsius bereiken, wordt siliconenrubber de standaardkeuze. Volgens een onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd, behield siliconenrubber na langdurige blootstelling aan motorwarmte ongeveer 92% van zijn compressie-eigenschappen, terwijl nitrilrubber slechts ongeveer 78% behield. Dat betekent minder vervangingen en minder stilstand voor vrachtwagens en andere zware voertuigen op de lange termijn.

Besluitvormingskader: Wanneer kiest u voor een siliconen afdichting in plaats van EPDM, nitril of neopreen

Factor	Voordelen van siliconen	Rubberalternatieven
Temperatuurbereik	-60°C tot +230°C	EPDM/Nitril: -40°C tot 150°C
Chemische Belasting	Zuren, basen, UV/ozon	Nitril voor oliën, EPDM voor weersinvloeden
Aan conformiteitseisen voldoen	FDA/NSF/medisch grade	Beperkte certificeringen
Kosten-efficiëntie	Hogere initiële kosten, lagere levenscycluskosten	Lagere initiële kosten, kortere levensduur

Kies siliconen voor extreme temperaturen, sterilisatievereisten of intense UV-blootstelling. Kies EPDM voor kosteneffectieve buitenafdichtingen en nitril voor op petroleum gebaseerde systemen waarbij de initiële kosten een belangrijke overweging zijn.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen siliconen- en rubberafdichtingen in termen van chemische structuur?

Siliconenafdichtingen hebben een silicium-zuurstofruggegraat die uitstekende thermische stabiliteit biedt, terwijl rubberafdichtingen zoals EPDM of nitril voornamelijk bestaan uit koolstof-koolstofketens die gevulcaniseerd moeten worden voor stabiliteit, wat sneller kan afbreken onder invloed van hitte en zonlicht.

Waarom worden siliconenafdichtingen beter geschikt geacht voor toepassingen met hoge temperaturen?

Siliconenafdichtingen kunnen temperaturen tot 230 °C weerstaan vanwege hun sterke silicium-zuurstofruggegraat, terwijl materialen zoals EPDM en nitril al bij lagere temperaturen, rond 150 °C en lager, beginnen te degraderen.

Hoe verhouden siliconen- en rubberafdichtingen zich tot elkaar qua UV- en ozonbestendigheid?

Siliconen is van nature bestand tegen UV-straling en ozon zonder dat er extra stabilisatoren nodig zijn, en behoudt zijn flexibiliteit zelfs na langdurige blootstelling. In tegenstelling daartoe hebben rubberen materialen zoals EPDM koolzwartadditieven nodig voor duurzaamheid buitenshuis, maar kunnen ze bros worden onder invloed van UV-straling zonder bescherming.