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08.02.2021

Progettare con le gomme ad alte prestazioni di Faizanè

Progettare componenti con elastomeri ad alte prestazioni, come alcune gomme di Faizanè tra cui Vulkollan e Viton richiede particolare attenzione.

Faizanè e le gomme speciali.

I componenti meccanici in gomma sono universalmente impiegati, soprattutto come guarnizioni o tenute, in ogni settore della meccanica, dell’impiantistica civile e industriale, nell’automazione e sono chiamati, in generale, ad operare in condizioni fisiche e chimiche di ogni tipo.

Nei molti anni in cui Faizanè ha collaborato con imprese di diversi settori ci siamo spesso trovati ad affrontare le questioni legate all’impiego dei componenti in gomma ad uso industriale o impiantistico.

Si tratta di ragionare con una certa complessità data dal fatto che, anche se di solito si parla di gomma, al singolare, immaginando un materiale con un eccezionale allungamento a rottura e una notevole resilienza, ma anche con una scarsa resistenza meccanica, con la tendenza ad infragilire a basse temperature e inadatto all’impiego ad alte temperature, nei fatti, queste caratteristiche possono variare notevolmente tra i diversi tipi di elastomeri.

Anche le proprietà chimiche delle gomme, però, sono molto rilevanti nelle applicazioni pratiche di questo tipo di componenti e soprattutto la resistenza alla corrosione rispetto a particolari agenti chimici, la capacità del materiale di operare come isolante elettrico e il fatto di essere autoestinguente in caso di esposizione al fuoco possono rivelarsi fattori chiave per la scelta di una gomma speciale.

Quando parliamo di componenti in gomma, infatti, nella maggior parte dei casi ci troviamo di fronte a mescole come la SBR, ossia la gomma stirene-butadiene, oppure la NBR (gomma nitrile-butadiene), ma vengono sempre più frequentemente impiegati anche altri tipi di elastomeri, come il poliuretano o i siliconi, che hanno caratteristiche più performanti e che, quindi, possiamo definire in modo generico gomme speciali.

 

Progettare con le gomme siliconiche e con il Viton®

Iniziamo a vedere alcuni criteri di progettazione di componenti meccanici in gomma impiegando il polidimetilsilossano, che chiamiamo comunemente silicone, oppure l’esafluoropropilene, che l’azienda DuPont distribuisce con il nome commerciale Viton®.

Sia le gomme siliconiche, sia il Viton® sono stati sviluppati, in particolare, per progettare componenti in cui le proprietà di resilienza ed elasticità tipiche degli elastomeri possano essere sfruttate anche per impieghi a temperature che superano i 100°C, mantenendo anche una discreta resistenza alle sollecitazioni statiche.

Il silicone, in generale, mantiene ottime proprietà anche in ambienti in cui la temperatura raggiunga i 300°C e viene quindi impiegato largamente per produrre guarnizioni per bruciatori, lampade e forni.

Inoltre, un’altra caratteristica molto interessante di questo materiale è quella di essere completamente atossico e di poter trovare quindi applicazione nei componenti meccanici per l’industria alimentare e per la produzione di casalinghi, soprattutto se sono destinati ad entrare in contatto con sostanze ad alta temperatura.

Progettando componenti in silicone, però, bisogna tenere in debito conto il fatto che questo elastomero è dotato di una resistenza meccanica piuttosto scadente ed è quindi poco adatto alla realizzazione di parti meccaniche soggette a sollecitazioni statiche considerevoli.

Il Viton®, invece, è utilizzato soprattutto per la propria resistenza alla corrosione da parte di questi tutte le sostanze chimiche. Per questo motivo, i particolari prodotti in esafluoropropilene sono particolarmente apprezzati nell’industria chimica, farmaceutica e petrolchimica in cui il progettista potrà sfruttare anche la stabilità delle buone caratteristiche meccaniche di questo materiale per temperature che possono raggiungere i 280°C circa.

Nel catalogo di Faizanè, solo per fare un esempio, si possono trovare guarnizioni di tenuta su alberi in Viton® che possono soddisfare le esigenze di settori produttivi in cui il contatto con sostanze corrosive sia una questione da tenere nella massima considerazione.

 

Progettare con il poliuretano.

Progettare un prodotto in gomma poliuretanica significa, innanzi tutto, poter sfruttare proprietà di resistenza alla trazione, alla flessione e all’abrasione decisamente superiori a quelle delle normali gomme, pur mantenendo caratteristiche tipiche di questo tipo di materiali, come una notevole elasticità.

Nell’ampia gamma dei derivati del poliuretano, infatti, troviamo un carico di rottura solitamente maggiore di 250 kg/cm2 abbinato, però, con caratteristiche tipiche delle gomme, come un allungamento a rottura che si colloca tra il 600 e il 700%.

Nella progettazione dei componenti in poliuretano si può dunque sfruttare questa particolare combinazione tra resilienza e resistenza e scegliere tra le diverse formulazioni delle mescole che si trovano sul mercato sotto molte denominazioni commerciali, tra cui le più note sono probabilmente Urepan®, Elastothane®, Vulkollan® e Adiprene®.

Per quanto riguarda le temperature di utilizzo, il campo di applicazione dei poliuretani, però, non è particolarmente ampio e si attesta tipicamente tra i -30°C e i +100°C, mentre dal punto di vista della resistenza alla corrosione, l’ottima inerzia chimica di questa famiglia di materiali rispetto all’acqua, agli alcali e agli acidi, ma soprattutto nei confronti dei prodotti petroliferi, rende comunque diffuso il loro impiego anche nel campo delle industrie alimentare, chimica e petrolifera.

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