ELASTOMERI TERMOINDURENTI

Per elastomero s’intende un polimero allo stato gommoso nel quale sono presenti legami, deboli o forti, che ne rafforzano la struttura, esaltandone le prestazioni meccaniche. La caratteristica principale di queste sostanze è la capacita di subire grosse deformazioni elastiche, possono cioè essere allungate diverse volte riassumendo la propria dimensione una volta ricreata una situazione di riposo.

Gli elastomeri fanno parte dei polimeri e si suddividono in due classi principali: gli elastomeri termoplastici e gli elastomeri termoindurenti.

Vengono indicati con il nome di elastomeri termoindurenti quei polimeri che, in opportune condizioni di temperatura e/o in presenza di particolari sostanze si trasformano in materiali rigidi, insolubili e infusibili. Questa trasformazione si verifica in seguito a reazioni di reticolazione (processo tramite il quale le catene polimeriche vanno incontro a una reazione che crea legami fra diverse catene a livello di gruppi funzionali reattivi) che avvengono fra le catene polimeriche con formazione di legami forti (covalenti o ionici). Alcuni polimeri termoindurenti vengono reticolati per mezzo del solo calore oppure attraverso combinazioni di pressione e calore, mentre altri possono essere reticolati attraverso reazioni chimiche a temperatura ambiente (reticolazione a freddo).

Tipologie di gomma

Vi sono attualmente 2 tipi di gomma:

• La gomma naturale
• La gomma sintetica

Queste tipologie di gomma allo stato grezzo non possono essere impiegate, poiché le loro caratteristiche, sia meccaniche che elastiche, sono scadenti. Tuttavia modificando la loro struttura, riunendo tra loro le catene si ottiene una struttura tridimensionale più stabile, che consente di conservare l’ elasticità entro limiti molto più ampi.

La gomma naturale

chiamata anche caucciù, viene ricavata dal lattice dell’albero della gomma (Hevea brasiliensis); è costituita per il 35% circa da gomma e per il rimanente 65% da acqua e da piccole percentuali di proteine e grassi. Ha delle caratteristiche meccaniche ed elastiche scadenti, poiché è viscosa e sensibile alle condizioni termiche. Per migliorare le sue proprietà viene sottoposto a delle lavorazioni tra le quali la vulcanizzazione che consiste nell’aggiungere alla gomma dello zolfo.

La gomma sintetica

è più economica e maggiormente lavorabile rispetto a quella naturale. Le più importanti gomme sintetiche che oggi si trovano in commercio derivano dal petrolio. Queste possono essere raccolte in queste macrocategorie:

• SBR (Butadiene-stirene): per la sua elasticità è molto usata nella realizzazione di cinghie e suole e nell’industria automobilistica per la produzione di pneumatici.
• NBR (Butadiene-nitrile): gomma dura e resistente ai solventi e agli oli, conserva una buona elasticità anche a basse temperature; si usa per realizzare recipienti, guarnizioni, tubi, cuoi artificiali, adesivi.
• Neoprene: resiste all’invecchiamento, per cui si usa per prodotti esposti ai vari agenti climatici; difficilmente infiammabile, viene impiegato per tubi, guanti, abiti di protezione, cavi elettrici e altri materiali per l’edilizia.
• Gomme siliconiche: resistono a temperature oscillanti tra –100 °C e +300 °C e vengono usate nell’industria elettronica per costruire guarnizioni, parti di aerei e missili.

Le gomme siliconiche

sono polimeri inorganici basati su una catena silicio ossigeno e gruppi funzionali organici R legati agli atomi di silicio. Queste masse polimeriche sono formulate in modo tale che con l’aggiunta di un opportuno catalizzatore o agente di vulcanizzazione possono essere vulcanizzate sia ad alta temperatura sia a temperatura ambiente per ottenere oggetti di forma definita, con tutte le caratteristiche di una gomma. Esse sono chiamate HTV (High Temperature Vulcanizing) se vulcanizzano ad alta temperatura, e RTV (Room Temperature Vulcanizing) se vulcanizzano a temperatura ambiente.

Sono invece chiamate LSR le gomme siliconiche liquide che sono particolarmente adatte, per la loro bassa viscosità, a essere iniettate in uno stampo e sono in genere costituite da due componenti da miscelare al momento della trasformazione. Il tempo di vulcanizzazione di questi prodotti varia in funzione del tipo di catalizzatore o di agente di vulcanizzazione e della temperatura di processo. Queste hanno la peculiarità di essere notevolmente resistenti alla temperatura, agli attacchi chimici e all’ossidazione, sono ottimi isolanti elettrici, e hanno basse tensioni superficiali. Sono ottimi antiaderenti, elastici, resistenti all’invecchiamento e alle alte temperature.

A seconda della lunghezza della catena silossanica, della sua ramificazione e dei gruppi funzionali, si possono ottenere numerosi materiali dalle più varie caratteristiche. In commercio si trovano siliconi della più varia consistenza, dall’oleoso al gommoso, che possono essere divisi in varie classi di applicazione, come: liquidi, emulsioni, composti, lubrificanti, resine, elastomeri e plastiche.

Speriamo che con questo articolo vi abbiamo fatto un po’ più di chiarezza sugli elastomeri termoindurenti e sulle loro caratteristiche. In questo articolo potrete trovare maggiori informazioni sullo stampaggio della gomma e i processi necessari per ottenere un prodotto finale di altissima qualità.

Stampaggio Gomma – I Diversi Processi Di Lavorazione.

Competitività ed efficienza dei processi produttivi all’interno della creazione del prodotto finito, sono all’insegna della qualità e della sicurezza. Grazie a ciò PMI S.R.L. è in grado di costruire proposte innovative e all’avanguardia nella produzione di articoli tecnici in gomma e nei processi di stampaggio della gomma.

In questo articolo, vogliamo raccontarVi le diverse modalità che si possono impiegare per lo stampaggio della gomma e le varie tecniche che si possono adottare nelle diverse lavorazioni a seconda delle necessità.

Esistono 4 processi principali per la lavorazione della gomma:

• lo stampaggio a compressione, il metodo più antico per lo stampaggio della gomma, sviluppato intorno ai primi del ‘900;
• lo stampaggio a iniezione, che ha iniziato la strada del successo intorno agli anni 40, processo utilizzato per le produzioni di articoli in serie;
• lo stampaggio ad inietto-compressione che rappresenta l’unione delle due tecniche della lavorazione della gomma sopra citate, ma che comprende dei limiti di lavorazione della materia;
• e infine, ma per questo non meno importante, lo stampaggio gomma attraverso il metodo Transfer.

Vediamo nel dettaglio i vari metodi per processare la gomma.

Stampaggio gomma a Compressione.

Iniziamo dal più antico metodo di vulcanizzazione della gomma.

Le prime presse a compressione vennero introdotte in Italia intorno agli ’30-40 dalla Terenzio S.a. che permettevano una compressione intorno alle 25-30 tonnellate. Con i primi anni ’50, l’azienda ha introdotto un nuovo sistema e nuove linee di prodotto per lo stampaggio di materie prime, favorendo pressioni molto più alte fino a 3.000 tonnellate.

Lo stampaggio a compressione, oggi, viene utilizzato principalmente per la preparazione di medi, piccoli lotti di produzione, ancor meglio per campionature, in quanto, richiede un tempo più lungo di vulcanizzazione della gomma rispetto allo stampaggio a iniezione e un consistente intervento di manodopera.

Stampaggio gomma a Iniezione.

Lo stampaggio a iniezione della gomma è il metodo più utilizzato, per la produzione in serie di grandi lotti. Questo metodo permette un rialzo di qualità e precisione del prodotto completo e allo stesso tempo si producono articoli in vasta quantità.

A differenza dello stampaggio a compressione, nel quale la materia prima viene inserita a “temperatura ambiente”, riscaldata e vulcanizzata all’interno dello stampo, nel processo di stampaggio ad iniezione la gomma viene iniettata a temperature e pressione più elevate attraverso una camera di iniezione all’interno dello stampo chiuso. Avvenuta la vulcanizzazione della gomma, lo stampo si apre ed è possibile estrarre il manufatto reticolato anche attraverso un’azione eseguita in automatico.

L’iniezione del materiale all’interno dello stampo chiuso avviene per il 98% (in generale) per poi completare il 100% del pezzo con la fase di “mantenimento” o detta anche “compattamento” durante il quale il materiale rimane in pressione finché, appunto, non si solidifica prendendo la forma dello stampo.

Stampaggio ad Inietto-Compressione.

Come anticipato sopra, questo processo di stampaggio della gomma combina il metodo a Compressione con quello ad Iniezione. Viene principalmente utilizzato per componenti piccoli che non devono subire alte pressioni da parte dei macchinari e mantenere un’elevata precisione e qualità del componente (processo utilizzato specialmente per la creazione di componenti elettronici, ottici, medicali). In questo processo produttivo, il materiale viene iniettato direttamente nello stampo semi-chiuso ad alte temperature e successivamente viene compresso per mantenere la forma richiesta fino alla solidificazione.

Questo processo favorisce un riempimento del 100% dello stampo dopo la solidificazione, già alla prima iniezione evitando di dover ripetere le operazioni in caso che il prodotto, una volta solidificato, si ritiri lasciando degli spazi vuoti nello stampo. Un altro beneficio dell’iniezione associata alla compressione è una più omogenea distribuzione del materiale all’interno dello stampo.

Stampaggio gomma con il metodo Transfer.

Questo metodo di lavorazione della gomma viene utilizzato per articoli in gomma-metallo per i quali gli stampi hanno dei costi più elevati. La materia prima può venir inserita a temperature elevate o solida all’interno di una specifica camera presente nello stampo, successivamente, un pistone o una pressa spinge il materiale all’interno delle cavità dello stampo pre-riscaldato.

Lo stampo riscaldato permette che il materiale colato riempia tutto lo spazio evitando riempimenti parziali. Una volta che il materiale colma lo stampo, la vulcanizzazione avviene in maniera più veloce rispetto al classico metodo di compressi.

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La Gomma Siliconica

Molte volte quando parliamo di “Gomma siliconica” ci riferiamo alla stessa al singolare, ma sarebbe più corretto parlare di siliconi e di gomme siliconiche al plurale perché con il termine “silicone” indichiamo dei materiali basati su una catena silicio-ossigeno che variano a seconda del tipo di lavorazione e del catalizzatore usato per stabilizzarle.

Tramite diverse temperature e i diversi metodi di polimerizzazione possiamo ottenere vari tipi di gomme siliconiche con caratteristiche diverse. Possiamo dunque trovare sul mercato diversi tipi di prodotto che variano di durezza in un range che varia tra i 10-90 sh.A. in base alla formulazione della mescola. Grazie alle sue eccezionali proprietà meccaniche, antiaderenti ed elastiche, la gomma siliconica viene utilizzata in molte diverse applicazioni industriali ed artigianali come tubi e tubi flessibili, componenti automobilistici, sigillatura e protezione elettrica. Vediamo ora le diverse tipologie di gomme siliconiche.

Tipi di gomma siliconica

Gomma Siliconica Solida (VMQ) – Questo tipo di silicone si trova in commercio allo stato solido e deve essere indurito tramite il processo di vulcanizzazione ad alte temperature. Visualizza eccellenti proprietà ed è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali.

Gomma Siliconica Liquida (LRS) – A differenza della precedente, questa tipologia di gomme siliconiche si trova sul mercato allo stato liquido; è una gomma vulcanizzata ad alta temperatura che mostra bassa viscosità e un breve tempo di ciclo. E’ un composto in due parti e deve essere miscelato con un catalizzatore per la polimerizzazione.

Vulcanizzazione a temperatura ambiente –  è una  gomma bicomponente che reticola a temperatura ambiente o con l’aiuto del calore. La gomma siliconica bicomponente è una gomma siliconica che può essere liquida o plasmabile ideale per la creazione di stampi.

Proprietà della gomma siliconica

Nonostante le differenze, le gomme siliconiche condividono una serie di proprietà.

• Antiaderenza. Gli stampi, i profili e le guarnizioni in gomma siliconica impediscono agli altri materiali di attaccarsi a loro. Ecco perché gli stampi in silicone sono così apprezzati in cucina, nel settore industriale e in quello artistico. Una volta fatto colare il materiale scelto nello stampo, basta aspettare che si solidifichi per rimuoverlo. Non sono necessari trattamenti distaccanti di nessun genere.
• Elasticità e resistenza. Il silicone si può allungare molto senza subire lacerazioni, è quindi adatto in condizioni di forte stress meccanico.
• Alta fedeltà al modello. Una volta fatto colare il silicone in uno stampo, si può stare certi che ne verrà fuori un calco in tutto e per tutto identico all’originale. Di conseguenza è facile ottenere grandi quantità di rondelle piane in gomma o di o-ring tutti fedeli allo stampo, tutti identici tra loro.
• Tolleranza a un’ampia gamma di temperature. Le gomme siliconiche mantengono le loro proprietà a -150°C così come a +200°C e oltre. Le si può quindi usare in condizioni climatiche critiche o a contatto con alte – o basse – temperature.
• Alta fedeltà ai colori. Grazie alle loro proprietà duttili, le gomme siliconiche mantengono un’alta fedeltà ai colori mantenendo brillantezza e coprendo tutta la scala RAL.

E’ per questo che noi di PMI S.R.L. trattiamo la lavorazione della Gomma come un’arte che va coltivata e studiata per perfezionarla al meglio anno dopo anno e offrire il meglio dell’ innovazione tecnica disponibile ai nostri clienti.

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