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Viele unserer Türklingeln, Hausnummern und Schilder können Sie mithilfe von Silikon befestigen. Dieser im Vergleich noch recht junge Werkstoff ersetzt so Schrauben und Dübel und macht das Befestigen viel einfacher. Doch was sind Silikone überhaupt, wie stellt man sie her, welche Eigenschaften zeichnen sie aus und wofür werden sie verwendet? Wir sind von Natur aus neugierig und wollten Antworten auf unsere Fragen. Da wir denken, dass auch Sie ein bisschen neugierig sind und gern mehr über Silikone erfahren wollen, haben wir unsere Antworten einfach aufgeschrieben und einen Blogartikel daraus gemacht. Kommen Sie doch mit auf eine spannende Reise in die Welt eines einzigartigen Werkstoffs.

Silikon – was ist das?

Silikone ist die Bezeichnung für eine Gruppe von synthetischen Polymeren. Hier sind Siliciumatome mit Sauerstoffatomen zu Molekülketten verknüpft, die dann so ähnlich wie ein Netz aussehen. Ehe wir Sie aber mit zu viel Chemie gleich am Anfang quälen, wollen wir lieber gleich auf das besonders Interessante am Silikon hinweisen. Silikone haben nämlich ein anorganisches Gerüst, aber gleichzeitig auch noch organische Reste in Form von Kohlenwasserstoffen. Damit stehen die Silikone zwischen den Silikaten und den organischen Polymeren. Durch diese Hybridform bekommt der Werkstoff Eigenschaften, die sonst kein anderer Kunststoff in sich vereinigen kann.

Eine kleine Reise durch die Geschichte

Bevor wir uns diese besonderen Eigenschaften und die Herstellung und Verwendung von Silikon näher anschauen, wollen wir doch noch unbedingt klären, wer es erfunden bzw. entdeckt hat. Den Beginn machte der englische Chemiker Frederick Stanley Kipping, der mit Silicium und seinen Verbindungen herumexperimentierte. Dabei entdeckte er durch Zufall, wie es meistens ist, eine große Zahl von Siliciumkohlenstoffverbindungen. Diese harzartigen Produkte nannte er silocon ketones. Daher leitet sich auch die Bezeichnung Silikon ab.

Die Geschichte des Silikons hat einen weiteren markanten Eckpunkt im Jahr 1940. Der US-Amerikaner Eugene C. Rochow und der Deutsche Richard Müller, beide Chemiker, fanden eine Möglichkeit, Methylchlorsäure als Zwischenprodukt der Silikone, großtechnisch herzustellen. Dies aber nicht gemeinsam, sondern unabhängig voneinander. Das Herstellungsverfahren wird bis heute Müller-Rochow-Synthese genannt.

Müller selbst forschte exzessiv in Radebeul bei Dresden weiter. Er berichtet über seinen Durchbruch bei der Entdeckung des Silikons, dass er eigentlich daran forschte, einen künstlichen Nebel zu erzeugen, der ganze Städte einhüllen konnte. Wieso? Ganz einfach, es gab noch keinen Radar und er wollte die Städte und deren Ziele für einen Angriff mit diesem Nebel unsichtbar machen. Was er bei seinen Experimenten entdeckte, war eine zähflüssige weiße Masse statt eines Nebels – das Silikon. In der DDR dann gelang es ihm, eine erste Silikonproduktion zu starten und setzte die Gründung eines Instituts für Silikonchemie durch, um spezialisierter, auch mit Kollegen, forschen zu können.

Die Herstellung von Silikon

Silikon wird aus den Ausgangsmaterialien Silicium, welches staubfein gemahlen ist, und Methylchlorod hergestellt. Als Katalysator für die chemische Reaktion setzt man Kupfer ein. Es entsteht durch die oben erwähnte Müller-Rochow-Synthese zu Chlormethylsilanen umgesetzt. Bei diesem Prozess werden durch fraktionierte Destillation die Chlormethylsilane getrennt in eine Vielzahl von möglichen Verbindungen. Siloxane können di-, tri- oder auch tetrafunktional sein. Es gibt lineare Bauformen, verzweigte Polysiloxane, zyklische und vernetzte, ringförmige Siloxane.

Aus den vielen verschiedenen Möglichkeiten der Verbindungen, die auch dadurch entstehen, wie viele weitere Substuítuenten am Silicium gebunden sind, ergeben sich die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und speziellen Eigenschaften der Silikone als Sanitärsilikon, Hochtemperatursilikon, Universalsilikon, Silikonharz, Fluorsilikon, Flüssigsilikon, Silikongummi, Silikonharz oder Silikonöl und viele weitere spezielle Silikone.

niiversalsilikon in der Tube

Eigenschaften und Verwendung von Silikon

Wir können in diesem Rahmen nur etwas verkürzt auf die vielfältigen Eigenschaften von Silikonen eingehen. Dennoch werden wir keine auslassen, uns aber kurzfassen. Die speziellen Verwendungsmöglichkeiten erläutern wir etwas detaillierter dann an der jeweiligen Produktklasse bzw. Silikonart, die wir nach den Eigenschaften vorstellen.

Physiologische Eigenschaften

Silikone sind hydrophob, wärmebeständig, dielektrisch und sind sehr gut verträglich. Deswegen werden sie nicht nur im Handwerk oder zur Befestigung von Namensschildern eingesetzt, sondern eignen sich vor allem hervorragend für medizinische Zwecke. Aber auch im Haushalt wird Silikon aufgrund seiner guten verträglichen Eigenschaften eingesetzt. Sicher kennen Sie die Silikonbackformen und Schüsseln oder auch Schaber, die unsere herkömmlichen Gerätschaften abgelöst haben.

Alterung, Wetter- und UV-Beständigkeit

Viele andere organische Kautschuke müssen mit speziellen Alterungsmechanismen nachgerüstet werden. Das ist bei Silikon absolut nicht notwendig. Es ist resistent gegen jegliche Witterungseinflüsse, hat eine außerordentliche Ozonstabilität und altert nur sehr, sehr langsam.

Elektrische Eigenschaften und Temperaturbeständigkeit von Silikon

Bemerkenswert ist, dass Silikone bei Temperaturen zwischen -60 Grad Celsius und +200 Grad Celsius ihre elektrischen Eigenschaften nahezu konstant beibehalten. Bei einem Brand spaltet Silikon keine korrosiven Gase ab und bildet eine isolierende Asche aus Siliciumdioxid. In einem noch weiteren Temperaturbereich von -110 bis +300 Grad Celsius behält Silikon immer seine Form und Festigkeit. Auch gegen Dampf und im kochenden Wasser überzeugen die Materialeigenschaften. Dabei nimmt Silikon keinerlei Wasser auf.

chemische Resistenz

Silikone verhalten sich grundsätzlich neutral gegenüber Lacken und Kunststoffen und haben eine gute Beständigkeit gegen schwache Säure- und Laugenlösungen. Auch gegen Alkohol ist der Werkstoff in höchstem Maße resistent. Vorsicht ist geboten bei unpolaren Flüssigkeiten wie Benzin und Mineralöle. Hier widerstehen die Silikone nur bedingt und nicht jede Art der Verbindung hält dem stand.

Brandverhalten

Silikone brennen äußerst schwer und entzünden sich erst bei sehr hohen Temperaturen. Wenn sie brennen, dann entstehen kaum giftige Stoffe wie Kohlenmonoxid oder andere organische Moleküle. Dioxin bildet sich in keinster Weise. Es gibt auch spezielle Silikone, die sich bei einem Brand selbst löschen. Eine ganz bemerkenswerte Eigenschaft!

Welche Arten von Silikon gibt es?

Silikone sind in verschiedene Produktklassen eingeteilt, aus denen sich auch die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten ergeben. Sie werden in Öle, Harze und Kautschuke unterteilt. Die besonderen physiologischen Eigenschaften der Silikone machen das Material nicht nur für das Handwerk und die Industrie interessant. Im Hautschutz, in der plastischen Chirurgie und der synthetischen Hautpflege setzt man voll auf Silikon, und zwar nicht nur, wenn es um die Vergrößerung der Oberweite geht. Früher wurden flüssige Silikone auch zur Faltenunterspritzung verwendet. Heute macht man das allerdings nicht mehr, da das flüssige Silikon gern einmal in ganz andere Gegenden abwandert und dann kleine Geschwülste (Glaukome) bildet.

Doch nicht nur in der Schönheitschirurgie setzt man Silikone ein, sondern das Material wird auch für künstliche Herzklappen, Herzschrittmacher, Hautcremes, Schwellkörperimplantate und vieles mehr verwendet. In der Zahnmedizin werden Abdrücke der Gebisse mit Silikon gemacht, medizinische Präparate mit dem Material plastiniert.

Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Kunst im Kunstguss als Negativform für spätere Skulpturen und Reliefs. Auch in der Industrie werden Silikonformen für die Prototypenherstellung genutzt. Sicher kennen Sie auch die Backformen und Schüsseln aus Silikon, die unsere gewöhnlichen beschichteten Backformen abgelöst haben.

Silikonkautschuk und Silikonelastomere

Silikonkautschuk ist ein Elastomen, hat also eine gummiähnliche elastische Konsistenz. Das Material besteht aus Silikon selbst und Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff besteht. Der Silikonkautschuk ist seit dem Jahr 1945 im Handel erhältlich. Das Material ist thermisch hoch belastbar, es hat eine gute Kälteflexibilität und wie alle Silikone eine sehr gute UV-Beständigkeit. Meist sind Füllstoffe beigemengt, um die guten mechanischen Eigenschaften noch zu verbessern. Silikonkautschuk finden Sie in einer Vielzahl von Produkten. In Kleidung und Schuhen, in der Lebensmittelindustrie, bei der Automobilherstellung, in medizinischen Implantaten und natürlich im Heimwerkerbereich wird Silikonkautschuk eingesetzt. Besonders bekannt ist Ihnen ganz sicher die Verwendung als Dichtstoff.

Aus Silikonelastomeren sind zum Beispiel Schläuche in der Medizin und der chemischen Industrie.

Silikon in flüssiger Form und Silikonfett

Silikonflüssigkeiten sind farblos, klar, geruchsneutral und hydrophob. Sie eigenen sich besonders gut als Schmiermittel. Silikonflüssigkeiten neigen nicht zum Verharzen, sind in Benzin und chlorierten Kohlenwasserstoffen löslich, aber wenig beständig gegen Säuren und Basen. Man findet sie als Additive in Dieselkraftstoffen, als Formtrennmittel und als Hydraulikflüssigkeit in der Fahrzeugindustrie. In Autolacken werden sie gern als Polierzusatz eingesetzt, sind aber auch als Gleitmittel in Kunststoffgetrieben, als elektrischer Isolierstoff oder in Metallputzmitteln wie Edelstahlreinigern zu finden. Silikone halten Ihre Türklingel also nicht nur bombenfest an Ihrem Hauseingang, sondern sind auch in Putzmitteln zum Erhalt der Schönheit Ihrer Edelstahlklingeln enthalten.

Silikone in flüssiger Form oder als Silikonfett kommt aber auch in der kosmetischen Industrie vielfältig zum Einsatz. In Hautschutzsalben, in Produkten zum Styling der Frisur oder als Massageöle und Gleitmittel für Kondome und Latexkleidung sind Silikone in flüssiger Form wichtig.

Silikonharz

Silikonharze sind vernetzte Polymethylsiloxane oder Polymethylphenylsiloxane. Je mehr Phenyl sie enthalten, desto elastischer und wärmebeständiger werden sie. Silikonharze werden meist zu Lacken verarbeitet. Man löst sie in organischen Lösungsmitteln. Es gibt auch Kombinationen mit organischen Harzen, um unter anderem das Deckvermögen, den Glanz oder die Chemikalienbeständigkeit zu verbessern. Silikonkombinationsharze können auch als sogenannte Silikonemaille als hitzebeständige Beschichtung zum Beispiel bei Küchengeräten verwendet werden.

Silikonharze haben aber noch viel mehr Verwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise werden aus Polysiloxanen Einbrennlacke hergestellt, die, nachdem sie bei 250 Grad Celsius ausgehärtet sind, als Bindemittel in Glasfaserdämmstoffen dienen. Vorstufen der Silikonharze nimmt man zum Imprägnieren von Ziegeln, Mauerwerk und Beton. Eine besondere Verwendung finden die Silikonharze bei der Plastination. Sicherlich haben Sie von dieser faszinierenden Art der Konservierung schon einmal im Zusammenhang mit einer Ausstellung gehört.

Fluorsilikone

Fluorsilikone haben keine Methylgruppen in ihren Molekülen, sondern Fluoralkydgruppen. Dadurch sind sie noch temperatur- und oxidationsbeständiger als alle anderen Silikone. Auch die Beständigkeit gegen Chemikalien ist um einiges höher. Man bekommt sie in Form von Pasten, Ölen und Fetten und setzt sie vor allem als Schmiermittel für extreme Temperaturen, als Hydrauliköl, Kompressoröl oder auch Entschäumer ein.

Sie haben gesehen, wie vielfältig Silikone in unserem Alltag, in der Industrie und im Handwerk einsetzbar sind. Sie begegnen uns viel häufiger, als wir vielleicht bis dato angenommen haben. Natürlich haben wir in diesem Beitrag nicht alle Einsatzgebiete und Formen von Silikon behandeln, aber Ihnen bestimmt einen kleinen Einblick in die große Welt des Silikons geben können. Ein faszinierendes Material, welches mehr und mehr Einzug in unsere alltägliche Welt hält. Doch einen Nachteil haben Silikone noch: sie sind zwar absolut ungiftig, werden aber extrem langsam abgebaut. Ein Vorteil, der nach der Nutzung, wenn Silikone entsorgt werden müssen, zum Nachteil wird. Es wird aber beständig und mit Hochdruck daran geforscht, das so vielfältig einsetzbare Material ökologisch verträglicher und besser abbaubar zu machen.