O-Ringe in der Industrie – die 11 wichtigsten Werkstoffe für (fast) jeden Einsatzzweck

O-Ringe sind wahre Allrounder in Industrie und Alltag – sie lassen sich in nahezu jeder erdenklichen Industrie einsetzen und werden, abhängig vom Werkstoff, den unterschiedlichsten Ansprüchen gerecht.

In diesem Artikel erhalten Sie eine hilfreiche Übersicht über die 11 wichtigsten Materialien, aus denen O-Ringe typischerweise gefertigt werden sowie die jeweiligen Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten.

Was ist ein O-Ring?

Bei O-Ringen handelt es sich um ringförmige Dichtungen. Die Bezeichnung O-Ring stammt vom runden, o-förmigen Querschnitt des Rings, alternativ werden auch die Begriffe Rundring oder Nullring verwendet. In Deutschland sind O-Ringe nach der DIN ISO 3601 genormt und die Größe wird als Innendurchmesser x Schnurdurchmesser angegeben. O-Ringe werden in verschiedenen Standardgrößen gefertigt, es sind aber auch Sonderabmessungen möglich.

O-Ringe sind die am häufigsten eingesetzten Dichtungen – sie sind sehr zuverlässig und leicht zu montieren und daher für den industriellen Einsatz besonders beliebt. Meistens werden die Dichtungsringe aus Elastomeren (Gummi) hergestellt, aber auch O-Ringe aus Kunststoffen oder Metallen sind möglich. In diesem Artikel beziehen wir uns vor allem auf die verschiedenen Werkstoffe aus Kautschuk.

Wie werden O-Ringe eingesetzt?

O-Ringe werden in sehr vielen Bereichen der Industrie eingesetzt. Als primäres Dichtelement in einer Nut verhindert der O-Ring das unerwünschte Austreten von Flüssigkeiten oder Gasen. Durch Verpressung erhält der O-Ring seine Dichtwirkung zwischen den beiden Teilbereichen und passt sich durch seine Flexibilität bei Toleranzen gut an.

Die häufigste Anwendung findet der O-Ring im statischen Bereich, da er sich dort als narrensicher erwiesen hat: Bei korrekter Konstruktion der Dichtstellen ist ein Einbaufehler unwahrscheinlich, aber auch bei kleineren Fehlern dichtet der O-Ring zuverlässig.

Aber auch im dynamischen Einsatz finden O-Ringe Anwendung, beispielsweise als Kolben- oder Stangendichtungen in Hydraulikzylindern. Am besten entfalten sie ihre Wirkung in diesem Bereich bei kurzen Hüben und kleinen Durchmessern.

Die Vorteile des O-Rings

Wenn man den O-Ring mit anderen Dichtelementen vergleicht, kann er folgende Vorteile vorweisen:

  • Vielfältiger Anwendungsbereich
  • Einfache Berechnung der Nut
  • Selbst- und druckunterstützt dichtend
  • Große Werkstoffauswahl
  • Einfache Handhabung und Montage
  • Nachspannen oder Nachziehen sind unnötig
  • Wirtschaftlich sinnvoll

11 Werkstoffe für O-Ringe und ihre Eigenschaften

O-Ringe können aus vielen verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden, von denen die Eigenschaften des jeweiligen O-Rings abhängig sind. Folgend zählen wir Ihnen die bekanntesten Werkstoffe für O-Ringe sowie deren Eigenschaften und typische Einsatzgebiete auf:

 

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist auch unter dem Markennamen Perbunan N (früher Buna N) bekannt. Da NBR eine sehr gute Beständigkeit gegen pflanzliche und tierische Öle und Fette sowie gute mechanische Eigenschaften aufweist, ist das typische Einsatzgebiet dieser O-Ringe die Hydraulik.

NBR-O-Ringe sind in einem Temperaturbereich von ca. -20 bis +100 °C und kurzzeitig bis 120 °C einsetzbar. Der Einsatz bei hohen Temperaturen beschleunigt allerdings die Alterung des Rings.

 

Chloropren-Kautschuk (CR) bzw. Neopren (NE)

Chloropren-Kautschuk ist im deutschen Sprachraum eher unter dem Namen Neopren bekannt und einer der zuerst entwickelten synthetischen Kautschuke. O-Ringe aus diesem Material weisen eine gute Ozon-, Wetter-, Chemikalien- und Alterungsbeständigkeit auf und besitzen eine gute Flammwidrigkeit. Da die Ringe ebenfalls über eine gute Beständigkeit gegen Kältemittel verfügen, werden sie auch häufig in Klimageräten eingesetzt. Bei hohen Temperaturen im Luftsauerstoff nimmt die Härte des O-Rings zu.

Sie lassen sich bei einem Temperaturbereich von ca. -40 bis +100 °C und kurzzeitig bis 120 °C einsetzen.

 

Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM, EPDM)

O-Ringe aus EPDM sind beständig gegen Heißwasser und Dampf, Bremsflüssigkeiten, Waschmittel sowie Silikonöle und -fette. Vorsicht ist geboten bei Mineralölen und tierischen Fetten wie Milch. O-Ringe aus diesem Werkstoff gelten in Verbindung mit einer entsprechenden Zulassung, wie beispielsweise der FDA-Konformität, im Zusammenhang mit Lebensmitteln als unbedenklich und sind dadurch häufig in der Lebensmittelindustrie anzutreffen.

Die Beständigkeit liegt in einem Temperaturbereich zwischen ca. -50 bis +150 °C und kann bei Sonderqualitäten bis ca. +180 °C betragen.

 

Fluorkarbon-Kautschuk (FKM)

FKM wird häufig auch als Viton® bezeichnet, wobei es sich dabei um die Warenbezeichnung der „DuPont Performance Elastomere“ handelt. Es ist eine der bedeutendsten Werkstoffentwicklung, da der Werkstoff über breite Anwendungsmöglichkeiten verfügt und in Verbindung einer entsprechenden Zulassung  sich ebenfalls für Lebensmittelanwendungen eignet. FKM-O-Ringe werden beispielsweise als Dichtungen für lösbare Flanschverbindungen in der Vakuumtechnik eingesetzt.

FKM verfügt über viele Vorteile:

  • Gute Beständigkeit gegen Propan, Butan und Erdgas
  • Kraftstoffbeständigkeit
  • Beständig gegen Mineral- sowie Silikonöle und –fette
  • Beständigkeit gegen aromatische Kohlenwasserstoffe
  • geringe Gasdurchlässigkeit
  • gute chemische Beständigkeit
  • Hitzebeständigkeit

O-Ringe aus FKM können in einem Temperaturbereich von ca. -20 bis +200 °C angewendet werden.

 

Fluorsilikon-Kautschuk (FVMQ)

Fluorsilikon-Kautschuk verfügt neben den typischen Eigenschaften des normalen Silikonkautschuks auch über eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Ölen, Kraftstoffen und Lösungsmitteln und insbesondere gegen aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe sowie Alkohole. Eine weitere Eigenschaft ist die sehr gute Beständigkeit gegen Tieftemperaturen. O-Ringe aus diesem Material werden meist in statischen Umgebungen eingesetzt und finden ihre Anwendung häufig im Bereich der Luft- und Raumfahrtanwendungen.

Der optimale Temperaturbereich zum Einsatz der FVMQ-O-Ringe beträgt ca. -55 bis +175 °C.

 

Hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR)

Durch die Hydrierung werden Wasserstoffatome mit der Doppelbindung der Butadien-Moleküle verbunden. Daraus ergibt sich der Vorteil einer erhöhten thermischen Belastbarkeit der aus HNBR bestehenden O-Ringe. Außer ozon- und witterungsbeständig, sind sie außerdem widerstandsfähig gegen pflanzliche sowie tierische Fette und Öle. O-Ringe aus HNBR halten aber auch Lösungen und Emulsionen der Bezeichnung HFA, HFB und HFC stand.

Diese O-Ringe sind in einem Temperaturbereich von ca. -20 bis +150 °C einsetzbar.

 

Perfluor-Kautschuk (FFKM)

FFKM gilt als Hochtemperaturwerkstoff und verfügt über eine besonders gute Beständigkeit gegen nahezu alle Chemikalien. Aus diesem Grund wird er oft dort eingesetzt, wo andere O-Ringe versagen bzw. die Lebenszeit nur von kurzer Dauer wäre. Am häufigsten werden FFKM-O-Ringe in Chemieanlagen, der Erdölförderung oder im Hochdruck- und Armaturenbereichen eingesetzt.

Die FFKM-O-Ringe sind in einem Temperaturbereich von ca. -15 bis +310 °C einsetzbar.

 

Polyurethan-Kautschuk (AU, EU)

O-Ringe aus Polyurethan-Kautschuk zeichnen sich besonders durch ihre hohe Verschleißfestigkeit in Verbindung mit Mineral- und Silikonölen sowie Ozonbelastung aus. Sie verfügen über eine hohe Leistungsfähigkeit im Bereich der Zerreiß- und Abriebfestigkeit sowie der Elastizität.

Der EU-Werkstoff weist gegenüber dem AU-Werkstoff eine bessere Hydrolysebeständigkeit auf und ist dadurch für den Einsatz mit wässrigen Medien bestens geeignet.

Der Temperaturbereich der Polyurethan-Werkstoffe reicht von ca. -40 bis +90 °C.

 

Polytetrafluorethylen (PTFE)

O-Ringe aus Polytetrafluorethylen (umgangssprachlich als Teflon bekannt) besitzen eine universelle Beständigkeit gegen Alkohole, Basen, Benzine, Ketone und aggressive Säuren und bieten sehr gute Gleiteigenschaften. Ein weiterer Vorteil ist, dass PTFE-O-Ringe einen geringen Verschleiß aufweisen und somit über eine lange Lebensdauer verfügen.

O-Ringe aus PTFE können in einem breiten Temperaturbereich von -200 bis +260 °C eingesetzt werden.

 

Silikon-Kautschuke (LSR, Q, MQ, VMQ)

O-Ringe aus Silikon weisen eine sehr hohe Wärmebeständigkeit bei einer gleichzeitiger Kälteflexibilität auf und zeichnen sich zusätzlich durch ihre hervorragende Alterungsbeständigkeit aus. Mit den entsprechenden Zulassungen sind Silikon-O-Ringe FDA-Konform sowie biokompatibel und können im Lebensmittelbereich sowie in der Medizin- und Pharmaindustrie angewendet werden.

Silikon-O-Ringe haben eine gute Beständigkeit gegen Wasser (bis 100 °C), Motor- und Getriebeöl, tierische und pflanzliche Öle und Fette sowie verdünnte Salzlösungen. Außerdem sind sie ozon-, alterungs- und witterungsbeständig.

Sie lassen sich problemlos in einem Temperaturbereich von ca. -55 bis +210 °C einsetzen.

 

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

Ursprünglich wurde SBR in Deutschland als Buna S entwickelt. Da SBR-O-Ringe eine gute Beständigkeit gegen Wasser, Alkohole und Glykole aufweisen, werden sie meist für Bremsflüssigkeiten auf Glykol-Basis verwendet und in der KFZ-Hydraulik eingesetzt.

Außerdem sind diese O-Ringe widerstandsfähig gegen Silikonöle und –fette sowie verdünnte, wässrige Lösungen schwach wirkender Säuren, Basen und Salze. Vorsicht ist allerdings bei Mineralölen und -fetten sowie Kraftstoffen geboten, denn diesen Substanzen halten SBR-O-Ringe nicht stand.

Der Temperaturbereich zum Einsatz der O-Ringe beträgt zwischen ca. -50 bis +100 °C.

O-Ringe im Branchenkontext

Der vielfältige Einsatz von O-Ringen in der Industrie ist nahezu branchenunabhängig. Für den Überblick listen wir Ihnen nachfolgend die größten und bekanntesten Branchen auf, in denen O-Ringe Anwendung finden. Erwähnenswert sind jedoch auch beispielsweise die Fluidtechnik, die Erdölindustrie und die Kälte- und Klimatechnik.

 

Automobilindustrie

Die Anforderungen an O-Ringe in dieser Branche sind extrem anwendungsspezifisch: Sie müssen eine hohe Leistungsfähigkeit sowie eine gute chemische Beständigkeit bieten. In der Automobilbranche gibt es eine Vielzahl von Bereichen, in denen O-Ringe eingesetzt werden und die Verbindung zum Endverbraucher herstellen:

  • Motor
  • Bremssystem
  • Kraftstoffsystem
  • Getriebe
  • Klimaanlage
  • Emissionsreduzierung

 

Lebensmittel-, Medizin- und Pharmaindustrie

O-Ringe für die Lebensmittel- und die Pharmaindustrie müssen verschiedene Normen und Richtlinien erfüllen. Da diese Branchen besonders sensibel sind, müssen die Sicherheit für Lebensmittel und Mensch absolut gewährleistet sein. Aus diesem Grund werden an die verwendeten O-Ringe hohe Anforderungen gestellt.

Die Biokompatibilität der eingesetzten O-Ringe hat oberste Priorität. Das bedeutet, dass weder giftige Stoffe abgegeben noch Reaktionen in Verbindung mit anderen Stoffen auftreten dürfen. Das Material muss beständig sein gegen saure Zutaten, Fette und Öle sowie verschiedene Chemikalien.

Wichtig ist auch, dass die O-Ringe nicht anfällig für Schimmel oder Bakterienkulturen sind und auch Sterilisations- und Desinfektionsprozesse problemlos überstehen. O-Ringe in der Lebensmittel-, Medizin- und Pharmaindustrie sind höchsten Anforderungen ausgesetzt und sollten dennoch eine möglichst lange Lebensdauer vorweisen.

Alleine in diesen Branchen ist der Einsatz von O-Ringen äußerst vielseitig. Im Lebensmittelbereich reicht die Anwendung von Abfüllanlagen bis hin zu Kaffeemaschinen.

 

Luft- und Raumfahrt

Auch bei der Luft-und Raumfahrt sind O-Ringe besonders hohen Anforderungen ausgesetzt. Sie müssen nicht nur hochbeständig gegen chemische Stoffe sein, sondern auch einem breiten Spektrum von Temperatur- und Druckverhältnissen standhalten. Nur so können Unfälle vermieden und die Sicherheit gewährleistet werden. Teilweise sind die Ansprüche auch so hoch, dass spezielle Werkstoffentwicklungen und Freigaben nötig sind.

Der Einsatz der O-Ringe in der Luft- und Raumfahrt ist breit gefächert:

  • Flugsteuerung
  • Triebwerke
  • Bremssysteme
  • Klappen und Ventile
  • Druckspeicher
  • Kraftstoffsysteme

Fazit: O-Ringe – vielseitig einsetzbare Allrounder

O-Ringe stehen für die wohl vielseitigsten Dichtungen – von der Größe bis hin zum teilweise speziell entwickelten Material verfügen sie über unterschiedliche Eigenschaften und Beständigkeiten, die für den jeweiligen Einsatz von großer Bedeutung sind.

Vor allem in der statischen Anwendung gelten die O-Ringe als besonders zuverlässig. Die Vorteile von O-Ringen sind, dass sie selbst- und druckunterstützt dichtend, einfach in der Handhabung und darüber hinaus noch günstig in der Anschaffung sind.

Ihr branchenunabhängiger Einsatz eignet sich selbst für höchste Ansprüche. Bei abgestimmter Materialwahl und Erfüllung verschiedener Normen und Richtlinien werden sie auch gerne in kritischen Branchen wie der Luft und Raumfahrttechnik sowie dem Lebensmittelbereich und der Medizin- und Pharmaindustrie eingesetzt. O-Ringe sind absolute Allrounder, da sie durch die vielfältigen Werkstoffe in nahezu jeder Industrie eingesetzt werden können.

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