Outdoor-Produkte kommen mit Wasser in Berührung – sei es in Form von peitschendem Regen, einem Reinigungsschlauch, einer Pfütze am Gehäusefuß, vollständigem Eintauchen oder Dampf. All diese Einflüsse wirken auf dieselben wenigen Schnittstellen ein, und ein Leck tritt selten als offensichtlicher Defekt in der Produktionslinie zutage. Es kommt erst Monate später als Garantieanspruch zum Vorschein.
Eine Silikondichtung ist die übliche Lösung für den Einsatz in feuchter Umgebung und im Außenbereich, da ein ausgehärtetes Silikonnetzwerk seine Elastizität über einen weiten Temperaturbereich hinweg beibehält und nicht wie ungesättigte Kautschuke durch UV-Licht oder Ozon angegriffen wird. Ob die Baugruppe trocken bleibt, hängt weniger von der Bezeichnung der Mischung als vielmehr von vier konstruktiven Entscheidungen ab: welcher Wasserbelastung das Bauteil standhalten muss, wie hart es ist, wie stark es komprimiert wird und wie diese Kompression über Tausende von Zyklen hinweg aufrechterhalten wird.
Dieser Ablauf – von der Exposition bis zur Speicherung – ist der Weg, auf dem ein Hersteller von Silikondichtungen funktioniert über ein Nassbauteil.
Eignet sich Silikondichtmasse für den Außenbereich?
Ja, gegen die äußeren Belastungsfaktoren selbst. Eine ausgehärtete Silikondichtung widersteht UV-Strahlung, Ozon und Temperaturextremen besser als die meisten Allzweck-Elastomere und wird auch nach einer Saison in der Sonne nicht spröde. Allerdings ist zu beachten, dass die Leistungsfähigkeit im Außenbereich eher eine Eigenschaft der Fuge als des Materials ist; daher kann auch eine gute Mischung in einer schlecht konstruierten Nut undicht werden.
Der wesentliche Grund liegt in der Siloxan-Grundstruktur. Das Aufbrechen einer Silizium-Sauerstoff-Bindung erfordert mehr Energie als das Aufbrechen einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, wie sie in organischen Kautschuken vorherrscht, weshalb Silikonkautschuk behält seine Eigenschaften über einen größeren Temperaturbereich hinweg bei und kehrt nach einer Kompression in seine ursprüngliche Form zurück, anstatt abgeflacht zu bleiben. Das gleiche Grundgerüst absorbiert ultraviolette Strahlung in dem für die Erde relevanten Wellenlängenbereich nicht stark und weist keine ungesättigten Stellen auf, an denen Ozon angreifen könnte.
Aufgetragenes Dichtungsmittel oder vorgeformte Silikondichtung?
Hinter demselben Suchbegriff verbergen sich zwei Produkte. Eine vor Ort geformte Dichtungsfuge wird als Paste aufgetragen und härtet innerhalb der Fuge aus, wobei sie durch Anhaftung an beiden Oberflächen abdichtet und den Spalt ausfüllt. Ihre Leistungsfähigkeit hängt davon ab, wie sauber diese Oberflächen waren, und die Fuge kann nicht zweimal komprimiert werden. Eine vorgeformte Silikondichtung oder -dichtungsleiste wird vor der Montage auf Maß geformt und dichtet ab, indem sie um einen bekannten Prozentsatz zwischen zwei Oberflächen zusammengedrückt wird; daher sind die Nutentiefe, der Zusammendruck und die Haltekraft ausschlaggebend für das Ergebnis, nicht die Haftung. Alle nachfolgenden Ausführungen zu Zusammendruck, Nutausführung und Haltekraft beziehen sich auf diese zweite Kategorie.
Worauf man bei einem Silikondichtstoff für den Außenbereich achten sollte
Bei der Pastenversion ist das Aushärtungssystem wichtiger als die Kennzeichnung. Acetoxy-Systeme setzen beim Aushärten Essigsäure frei, die zwar für Glas und Keramik unschädlich ist, aber in einer geschlossenen Fuge bestimmte Metalle angreifen kann; daher werden bei Metall und Beton üblicherweise neutrale Alkoxy- und Oxim-Typen verwendet. Prüfen Sie anschließend den Modul, die Haftung auf dem tatsächlichen Untergrund statt auf einem Teststück sowie, ob das Datenblatt die beabsichtigte Wasserbelastung zulässt.
Ist das Silikondichtmittel 100% wasserdicht?
Ein ausgehärtetes 100%-Silikonprodukt ist im alltäglichen Sinne wasserdicht: Es löst sich nicht auf, quillt nur sehr wenig auf und hält Wasser aus einer ordnungsgemäß verschlossenen Fuge fern. Das ist jedoch nicht dasselbe wie die Eignung für dauerhaften Unterwasserbetrieb. Nicht jedes 100%-Silikondichtmittel ist für den dauerhaften Unterwasserbetrieb oder den Einsatz unter Wasserdruck zugelassen, und ein Datenblatt, in dem die Witterungsbeständigkeit aufgeführt ist, sagt möglicherweise nichts über ein Bauteil unterhalb der Wasserlinie aus.
In dieser Aussage werden zwei Eigenschaften miteinander vermischt. Die Wasseraufnahme beschreibt, wie viel Flüssigkeit das ausgehärtete Material aufnimmt, und bei Silikon ist dieser Wert so gering, dass Maßänderungen kein konstruktives Problem darstellen. Bei der Wasserdampfdurchlässigkeit verhält es sich anders: Silikon ist wasserdampfdurchlässig, was sich für Baugruppen eignet, bei denen Kondenswasser entweichen muss. Ein niedriger Wasseraufnahmewert sagt daher nichts über die Wasserdampfdurchlässigkeit aus.
Bei dauerhafter Eintauchbelastung spielen vier weitere Faktoren eine entscheidende Rolle: Der Druckverformungsrest bestimmt, ob das Bauteil nach einem Jahr noch Widerstand leistet, das Hydrolyseverhalten entscheidet darüber, wie es mit heißem Wasser zurechtkommt, der Haftungsverlust bestimmt, ob eine trockene Grenzfläche im zwölften Monat noch trocken bleibt, und der hydrostatische Druck bestimmt, wie stark die Dichtung angehoben wird.
Wasserdicht, wasserabweisend und wasserdicht
Die drei Begriffe werden im Marketing synonym verwendet, haben in einer Spezifikation jedoch drei unterschiedliche Bedeutungen. „Wasserabweisend“ beschreibt ein Produkt, das Regen und Spritzwasser standhält, ohne dass eine Beständigkeit gegen Eintauchen zugesichert wird. „Wasserdicht“ ist eine Angabe, hinter der keine einheitliche Prüfmethode steht; fragen Sie daher nach, nach welcher Norm und welchem Grad der Lieferant geprüft hat. „Wasserdicht“ oder eine angegebene Schutzart ist das Messergebnis eines definierten Tests an einem kompletten Gehäuse, und nur dieses Ergebnis kann überprüft werden.
Wenn eine Dichtungsraupe nicht mehr ausreicht
Vier Faktoren führen dazu, dass aus einem Projekt, das ursprünglich als Dichtungswulst vorgesehen war, ein Formteil wird. Die Baugruppe muss zu Wartungszwecken geöffnet werden, wodurch die ausgehärtete Fuge jedes Mal zerstört wird. Es gibt keine mechanische Verriegelung, sodass die Verbindung ausschließlich auf Adhäsion beruht. Die Verbindung verschiebt sich unter Temperatureinfluss oder Belastung. Oder es steht Wasser auf der Verbindung. Salzwasser und chloriertes Wasser gehören zur selben Gruppe, da sie zusätzlich zur mechanischen Belastung eine chemische Belastung verursachen.
Auswahl einer Silikondichtung entsprechend den Wassereinwirkungsbedingungen
Beginnen Sie mit der Wasserexposition und legen Sie erst danach die Härte, die Kompression und die Dichtheit fest. Wenn man zuerst die Härte festlegt und darauf hofft, dass die Baugruppe trocken bleibt, kehrt man die Logik um – und genau das ist der häufigste Grund, warum ein gut gefertigtes Bauteil im Betrieb undicht wird.
Fünf Wasserbelastungsszenarien
Die meisten Teile für den Außenbereich und den Nassbetrieb lassen sich einer von fünf Kategorien zuordnen, und die jeweilige Kategorie bestimmt, welche Dichtungslösung vorrangig in Betracht gezogen werden sollte.
| Regime | Typische Einsatzbedingungen | Seal-Lösung zur Priorisierung | Entwurfsprüfung |
| Regen und vom Wind aufgewirbelte Gischt | Zeitweise, bei Sonnenschein und täglichen Fahrradtouren | Ein witterungsbeständiges Dichtungsmittel oder eine Kompressionsdichtung | Ein durchgehender Pfad ohne offene Enden |
| Spritzwasser und Abwaschen | Düsen, Schläuche und Reinigungschemikalien | Ein mechanisch gehaltener Dichtungsring oder eine Dichtung | Haltbarkeit bei Strahldruck |
| Zyklisches Eintauchen | Pfützen, Wellengang und Eintauchen, dann Abfluss | Eine durch Eintauchversuche überprüfte Dichtungskonfiguration | Leiten Sie das Wasser ab, damit es nicht stehen bleibt |
| Dauerbad oder Druck | Dauerhaft unter Wasser oder Kopfdruck | Auf Druck, Dauer und Materialverträglichkeit geprüft | Druckverformungsrest; Einkerbung und Zusammendrücken |
| Dampf und Heißwasser | Wasserkocher, Sterilisieren, Heißreinigung | Für Heißwasser und Dampf geprüft | Temperaturbeständigkeit von Dichtung und Gehäuse |
Die Zielwerte für Härte, Toleranz und Druckverformungsrest desselben Bauteils sind in der Leitfaden zu den Spezifikationen von Silikondichtungen.
Ein Dichtungselement gegen Wasserdruck
Der Wasserdruck muss irgendwo ansetzen können, daher ist die Antwort eher ein Kräftegleichgewicht als eine Materialwahl. Der hydrostatische Druck steigt mit der Tiefe und wirkt auf die freiliegende Fläche der Dichtung, sodass eine für Spritzwasser ausgelegte Dichtung keine Reserve mehr hat, sobald das Gehäuse in einer Pfütze steht. Was die Dichtung hält, ist die Klemmkraft der Befestigungselemente, und diese Kraft muss Vibrationen, thermischer Ausdehnung und Korrosion der Befestigungselemente standhalten. Eine Nut verhindert, dass die Dichtung auf der nicht abgestützten Niederdruckseite abrollt.
Eingeschlossene Luft ist der Faktor, der am häufigsten übersehen wird: In einem von der Sonne erwärmten, verschlossenen Gehäuse dehnt sich die Luft im Inneren weit stärker aus, als die Dichtung dies verkraften kann, und drückt nach außen gegen die Dichtung, die das Wasser fernhält. Entlüftungsöffnungen und atmungsaktive Membranen dienen genau diesem Zweck.
Salz, Chlor und hartes Wasser
Salznebel hinterlässt Kristalle in Spalten, und das Kristallwachstum kann eine Dichtung aus ihrer Halterung herausdrücken. Chloriertes Wasser in der üblichen Konzentration von Schwimmbädern wird von Silikon im Allgemeinen vertragen, doch bei freiem Chlor in Verbindung mit erhöhten Temperaturen muss die Eignung geprüft werden. Hartwasserablagerungen bilden Kalk unter der Dichtungslippe, und eine dünne Kalkschicht hebt die Dichtung genau so weit an, dass ein Kapillareffekt einsetzt. In allen drei Fällen ist das Elastomer oft noch intakt, wenn die Baugruppe zu lecken beginnt.
Außenbelastungen, die nicht mit Wasser zu tun haben
Die Leistungsfähigkeit von Dichtungen im Außenbereich hängt von der kombinierten Einwirkung von Sonneneinstrahlung, Temperaturwechseln, Feuchtigkeit, Verunreinigungen und mechanischer Beanspruchung ab. Kein einzelner Faktor ist ausschlaggebend, da alle gleichzeitig auf dieselbe Grenzfläche einwirken. Ein der Sonne ausgesetzter Gehäuseteil altert hauptsächlich durch Hitze und tägliche Temperaturwechsel, ein unter Wasser liegender Teil hingegen hauptsächlich durch anhaltende Druckbeanspruchung und die Wasserchemie bei bestimmten Temperaturen.
Die Materialgrenzen für Wasser, Temperatur und chemische Zusammensetzung sind zusammengefasst unter Silikonbeständigkeit.
Sonne, Ozon und Temperaturschwankungen
Ultraviolettes Licht verändert die Oberfläche von Silikon stärker als das Innere des Materials. Typisch sind Kreidung und eine leichte Oberflächenverhärtung, sodass das Bauteil den Anschein erweckt, als sei es defekt, obwohl die kreidige Oberfläche lediglich Schmutz und einen Wasserfilm zurückhält. Tägliche Temperaturschwankungen sind der entscheidendere Faktor: Bei einem Gehäuse, dessen Temperatur zwischen Nacht und Nachmittag um dreißig bis fünfzig Grad Celsius schwankt, wird die Dichtung jeden Tag beansprucht, und über eine ganze Saison hinweg summieren sich diese Belastungen zu Tausenden kleiner Kompressionsvorgänge.
Frost-Tau-Wechsel und eingeschlossenes Wasser
Wo sich Wasser in einer Rille, hinter einem Befestigungselement oder entlang einer Fugenlippe ansammeln kann, verwandelt es sich in einer kalten Nacht in sich ausdehnendes Eis. Die bei diesem Phasenwechsel freigesetzte Kraft kann ein Gehäuse verformen oder eine Dichtungsfläche vom Untergrund ablösen. Diese Schäden werden durch eingeschlossenes Wasser verursacht, nicht durch sprödes Silikon, und die Abhilfe besteht selten in einer anderen Masse: Ein Abflussloch, ein Gefälle, eine Fase oder eine versetzte Fugenlinie verhindern, dass sich Wasser ansammelt.
Sand, Schlamm, Staub und Mikrobenwachstum
In eine Dichtungsnut eingedrungene Schleifpartikel verschleißen die Dichtungsfläche und können diese offen halten. Feiner Staub und getrockneter Schlamm leiten zudem Wasser in einen Spalt, wodurch eine Fuge, die von außen sauber aussieht, innen feucht bleibt. Schattige, feuchte Fugen sind ein häufiger Nährboden für Schimmel und Algen – was eher ein optisches Problem als ein Versagen der Dichtung darstellt.
Dichtstellen bei Outdoor-Ausrüstung
Die meisten Outdoor-Ausrüstungsgegenstände sind nicht zufällig undicht, sondern an einer Handvoll vorhersehbarer Verbindungsstellen. Wenn man zuerst die Verbindungsstelle benennt, wird die Wahl der Dichtung einfacher, da man dadurch bereits weiß, ob die Dichtung einmalig zusammengedrückt oder mehrfach neu abgedichtet werden muss und ob Wasser von ihr abfließt oder darauf stehen bleibt.
| Zahnrad oder Baugruppe | Typisches Siegelformat | Was über den Erfolg entscheidet |
| Außengehäuse, Anschlusskästen und Steuergehäuse | Schnur oder Formdichtung in einer Nut | Schutzart am gesamten Gehäuse geprüft |
| Tragbare Lautsprecher, Stirnlampen und tragbare Elektronikgeräte | Formgedichtete Dichtung oder umspritzte Dichtung | Sturz- und Vibrationsfestigkeit |
| Kühlboxen, wasserdichte Taschen und wasserdichte Koffer | Flachdichtung oder geformte Lippendichtung | Gleichmäßige Spannkraft |
| Flaschen, Trinksysteme und Trinkgefäße | Kleiner Formring oder eine Ventildichtung | Wiederholte Öffnungs- und Schließzyklen |
| Gehäuse für E-Bikes, Roller und Motorgeräte | Geformte Dichtung unter der Klemmkraft des Befestigungselements | Temperaturwechsel und Vibration |
| Garten-, Reinigungs- und Bewässerungsgeräte | Ringdichtung mit mechanischer Halterung | Strahldruck und Kompatibilität mit Reinigungsgeräten |
| Ausrüstung für den Wassersport und die Schifffahrt | Formgedichtete Dichtung, korrosionsbeständige Befestigungsteile | Salzbelastung und Korrosion von Befestigungselementen |
| Zubehör für Solar- und Außenbeleuchtung | Geformte Dichtung mit Entlüftungskanal | Wärmeentwicklung und Druckausgleich |
Wartungsfreundliche Abdichtung statt einer festen Wulst
Muss eine Baugruppe einmal wieder geöffnet werden, ist ein Formteil einer Dichtungsleiste überlegen, da eine Dichtungsfuge beim Auseinanderbauen zerstört wird und vor Ort nicht in gleicher Qualität wiederhergestellt werden kann. Bei Formteilen positioniert sich die Dichtungsschnur in einer Nut von selbst und verträgt einen stärkeren Druck, während eine flache Dichtung auf eine kontrollierte Auflagbreite und eine ebene Fläche angewiesen ist. Die Formate und ihre Montagepraktiken werden verglichen in Silikondichtungsstreifen, Dichtungen und O-Ringe.
Fehlerarten und Überprüfung
Das Eindringen von Wasser hat seinen Ursprung in der Regel eher in der Fuge, den Beschlägen oder dem Montageprozess als im Silikon; daher beginnt die Diagnose damit, festzustellen, welcher dieser drei Faktoren sich verändert hat.
Sechs Fehlerursachen und deren Behebung
| Symptom | Mögliche Ursache | Konstruktions- oder Prozesskorrektur |
| Leckage bei der Erstmontage | Dichtung wurde beim Einbau beschädigt, verdreht oder eingeklemmt | Nut-Einführungen; Dichtung während der Montage beibehalten |
| Undichtigkeit nach wochenlangem Eintauchen | Druckverformungsrest: Das Bauteil übt keinen Gegendruck mehr aus | Mischung mit geringerem Druckverformungsrest; Druck erneut prüfen |
| Wasser fließt entlang einer Naht | Kapillarweg zwischen zwei benetzten Oberflächen | Durchgehender Dichtungslauf; Spalt beseitigen |
| Leck an einer Ecke oder an einer tiefsten Stelle | Wasser, das sich an der Fuge sammelt | Eine Entwässerungsbohrung, eine Schräge oder eine Fase hinzufügen |
| Schäden nach einer kalten Nacht | In einer Rille eingeschlossenes Wasser, das gefriert | Entfernen Sie den Wasserabscheider; vermeiden Sie tote Winkel |
| Nach dem Außendienst tritt erneut ein Leck auf | Befestigungselemente locker; Dichtung sitzt nicht richtig | Drehmomentvorgabe; eine selbstausrichtende Dichtung |
Die Druckverformungsrest ist der Mechanismus, der der zweiten Zeile zugrunde liegt, und sie ist messbar: Das Prüfverfahren für den Druckverformungsrest von vulkanisierten und thermoplastischen Kautschuken ist definiert in ISO 815-1, wodurch ein kurzer Klassifizierungstest von dem längeren Alterungstest unterschieden wird, der zur Vorhersage der Dichtungsleistung dient.
Testen von Ingress vor der Veröffentlichung der neuen Version
Die Schutzarten sind nicht untereinander austauschbar; der Unterschied liegt darin, wie das Prüfverfahren auf das Prüfmuster angewendet wird. Die Schutzart „Spritzwasser“ bezieht sich auf Wasser, das aus einem bestimmten Winkel auf das Gehäuse gesprüht wird, die Schutzart „Wasserstrahl“ auf einen gerichteten Wasserstrahl mit einem festgelegten Druck und einer festgelegten Entfernung, die Schutzart „vorübergehendes Eintauchen“ auf eine definierte Tiefe und kurze Dauer und die Schutzart „dauerhaftes Eintauchen“ auf die vom Hersteller angegebene Tiefe, Dauer und Temperatur. Das zugrunde liegende Rahmenwerk für diese Schutzarten ist veröffentlicht in IEC 60529. Ein Punkt sei noch einmal betont: Der Wert gilt für die gesamte Ummantelung, niemals für ein bloßes Silikonteil.
Die Reihenfolge der Tests entscheidet darüber, ob das Ergebnis aussagekräftig ist. Eine neue Baugruppe kann einen Wassertest bestehen und dennoch im Einsatz versagen, da die Dichtung durch die Temperaturwechselbeanspruchung noch nicht in ihrer Nut verschoben wurde. Werden zunächst Temperaturwechselprüfungen und eine Wiederholbarkeitsprüfung der Baugruppe durchgeführt und anschließend der entsprechende Wassertest, wird die Frage des Kunden beantwortet; dabei sollte die Reihenfolge dem Risiko des Produkts entsprechen. Die Verifizierung sollte auf Produktionssubstraten mit einer rückverfolgbaren Klebstoffcharge erfolgen, wobei beides Hersteller von Präzisionsteilen aus Silikon wird in die erste Artikel-Schleife eingebunden.
Häufig gestellte Fragen
Härtet Silikon in einer feuchten Umgebung aus?
Ein feuchtigkeitshärtendes Dichtungsmittel benötigt Wasserdampf aus der Luft, kein flüssiges Wasser; daher verkürzt hohe Luftfeuchtigkeit die Hautzeit, anstatt die Aushärtung zu behindern. Beim Eintauchen verhält es sich anders: Wasser, das auf der Dichtungsraupe liegt, beeinträchtigt die Haftungsentwicklung, sodass eine Fuge, die vollständig unter Wasser liegt, möglicherweise nie die Haftfestigkeit erreicht, die sie an der Luft hätte. Ein geformtes Silikonteil ist bereits ausgehärtet, wenn es verpackt wird; daher stellt sich diese Frage bei einer Dichtung oder einem O-Ring nicht.
Ist Silikondichtmasse unterhalb der Wasserlinie wirksam?
Nur wenn das Produkt ausdrücklich für den Einsatz unter Wasser ausgelegt ist und die Fuge mechanisch abgestützt wird. Der Wasserdruck steigt mit der Tiefe an und drückt eine nicht abgestützte Dichtungswulst aus ihrer Auflage; eine für Spritzwasser ausgelegte Fuge verfügt über keine Reserve für diese Belastung. Für eine dauerhaft unter Wasser liegende Fuge ist die praktische Lösung eine vorgeformte Dichtung, die in eine Nut eingepreßt wird und deren Klemmkraft durch korrosionsgeschützte Befestigungselemente erzeugt wird. Eine Dichtungswulst unterhalb der Wasserlinie stellt bestenfalls eine sekundäre Barriere dar.
Inwieweit wird die Lebensdauer einer Dichtung im Außenbereich eher durch den Werkstoff als durch die Konstruktion der Dichtungsfuge bestimmt?
Das meiste hängt von der Verbindung ab. Zwei vergleichbare Mischungen in derselben Nut unterscheiden sich weitaus weniger voneinander als eine Mischung in einer guten und einer schlechten Nut. Die Mischung legt die Obergrenze fest – also den Temperaturbereich, die chemische Beständigkeit und den Druckverformungsrest, den sie aushalten kann –, während die Verbindung darüber entscheidet, ob diese Obergrenze erreicht wird. Eine Spezifikation, die zwar eine Güteklasse nennt, aber die Anforderungen an Druckfestigkeit, Rückhaltevermögen und Entwässerung offen lässt, hat die kleinere Hälfte des Problems gelöst.
