Die technische Antwort lautet: Nein, Gummi kann nicht gefrieren…
…allerdings wird es hart und spröde.
Die wissenschaftliche Definition des Gefrierens beschreibt den Phasenübergang von flüssig zu fest unter Bildung von Kristallen. Dieser Phasenübergang tritt ein, sobald die Temperatur den Gefrierpunkt des Stoffes erreicht. Da Kautschukpolymere keine kristallinen Strukturen bilden können, gefrieren sie definitionsgemäß nicht. Die Veränderungen der physikalischen Eigenschaften von Kautschuk bei niedrigen Temperaturen können jedoch die Leistung des Kautschukprodukts beeinträchtigen.
Welche Gummisorten eignen sich am besten für extreme Temperaturen?
Silikonkautschuk ist deutlich temperaturbeständiger als organische Kautschuke. Er kann bei 150 °C nahezu unverändert dauerhaft eingesetzt werden. Selbst bei 200 °C hält er 10.000 Stunden oder länger stand, und manche Produkte sind kurzzeitig sogar bis 350 °C hitzebeständig. Daher eignet sich Silikonkautschuk hervorragend für Gummikomponenten in Hochtemperaturumgebungen. Aus diesem Grund werden Silikonkautschukformen beispielsweise in Küchen und Backöfen verwendet.
Silikonkautschuk zeichnet sich zudem durch eine hervorragende Kältebeständigkeit aus. Der Versprödungspunkt typischer organischer Kautschuke liegt zwischen -20 °C und -30 °C, im Vergleich zu -60 °C bis -70 °C bei Silikonkautschuk. Selbst bei Temperaturen, bei denen organische Kautschuke spröde werden, bleibt Silikonkautschuk elastisch. Einige Produkte halten extrem niedrigen Temperaturen von -100 °C und darunter stand.
Silikonkautschuk und fluorierter Silikonkautschuk bei kalten Temperaturen
Silikonkautschuke werden aufgrund ihrer Eigenschaften wie hervorragender elektrischer Isolation und Witterungsbeständigkeit häufig in elektrischen Isolationssystemen eingesetzt. Fluorierter Silikonkautschuk (Fluorsilikonkautschuk) findet insbesondere in rauen Umgebungen, wo extrem niedrige Temperaturen üblich sind und über längere Zeiträume anhalten können, breite Anwendung als elektrische Isolationsmaterial.
In kalten Umgebungen erfüllt herkömmlicher Silikonkautschuk nicht die Leistungsanforderungen elektrischer Isolationsanwendungen. Extrem niedrige Temperaturen beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit von Kautschukisolationsmaterialien und können potenziell zu katastrophalen Ausfällen von Dichtungen und Rohrleitungen führen.
Untersuchungen zeigen, dass Fluorsilikonkautschuk im Vergleich zu Silikonkautschuk noch höhere Zugfestigkeit, Dehnbarkeit, geringere Härte und verbesserte Elastizität aufweist. Zudem eignet sich Fluorsilikonkautschuk unter extrem kalten Bedingungen besser und über einen längeren Zeitraum als elektrischer Isolator.
Silikonkautschuk eignet sich also für alle Umgebungen außer den kältesten, härtesten und extremsten, wo fluorierter Silikonkautschuk eine noch höhere Leistung bietet.
Wie wird das Verhalten von Gummi bei niedrigen Temperaturen getestet?
Es gibt ein Prüfverfahren namens TR (Temperaturretraktion, ISO 2921), mit dem die Eigenschaften verschiedener Werkstoffe bei -70 °C geprüft und die mechanischen Eigenschaften erfasst werden können. Siehe: https://www.iso.org/standard/72779.html
Das Dokument beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur-Dehnungs-Eigenschaften von gedehntem vulkanisiertem Gummi. Es gilt nicht für thermoplastische Gummis, da viele thermoplastische Elastomere eine Streckgrenze im Bereich von 5 % bis 20 % Dehnung aufweisen.
Der TR-Test ist ein in der Industrie übliches Prüfverfahren zur Bestimmung von Materialeigenschaften bei niedrigen Temperaturen. Er zeigt den Sprödigkeitspunkt eines Werkstoffs sowie das Druckverformungs- und Rückstellverhalten von Elastomeren an. Die Prüfkörper werden üblicherweise 10 Minuten lang in einem kalten Flüssigkeitsbad im Dehnungsmodus geprüft.
Das ist eine Tatsache…
Bei J-Flex sind Hochleistungsprodukte die Norm – wir haben einmal sogar extrudierte Silikonprofile an ein Projekt der Europäischen Weltraumorganisation geliefert, bei dem unser Rohstofflieferant die Materialbeständigkeit bis -80°C garantieren musste.
Kontaktieren Sie uns , wenn Sie Hilfe mit Gummiprodukten benötigen, die extremen Belastungen ausgesetzt sind!
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