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Tipi di elastomero

Gli elastomeri rappresentano una famiglia di materiali la cui caratteristica principale è l’elevata elasticità, ossia l’abilità di tornare alla forma originaria una volta rimossa la fonte di tensione. Per questa ragione, sono considerati i migliori materiali per le guarnizioni.

ACM

Gli elastomeri ACM offrono un’eccellente resistenza al calore; possono essere utilizzati a temperature di 150 °C (fino a 175 °C per periodi limitati). Garantiscono un’elevata resistenza all’ossigeno, all’ozono e agli oli industriali. La resistenza all’acqua è in genere scarsa e la capacità di resistere al cedimento permanente a compressione e la flessibilità a basse temperature dipendono dalla scelta di polimeri e composti di base. Gli elastomeri ACM sono utilizzati principalmente laddove è necessaria una resistenza a calore e oli.

AEM

I materiali in gomma AEM offrono una combinazione inusuale di proprietà fisiche; resistenza a temperature elevate (fino a 160 °C), eccellente resistenza a ozono e intemperie, moderata resistenza agli oli minerali, bassa flessibilità alle temperature fino a -30 °C, buona resistenza all’acqua calda e allo strappo. Gli elastomeri AEM presentano il vantaggio della bassa sensibilità alle temperature.

EPDM

Gli elastomeri EPDM presentano una buona resistenza allo strappo e un’eccellente resistenza all’ozono e alla degradazione meteorologica, nonché all’attacco da parte di sostanze chimiche. Mostrano inoltre eccellenti proprietà di isolamento. Gli elastomeri vulcanizzati con perossido vantano eccellenti caratteristiche di invecchiamento al calore e resistenza al cedimento permanente a compressione, e quelli vulcanizzati con zolfo offrono prestazioni addirittura superiori! Resistono a una vasta gamma di mezzi, tra cui acqua calda e vapore fino a 288 °C (in assenza di aria), ma non sono considerati compatibili con lubrificanti minerali e sintetici e combustibili a base di idrocarburi.

  VANTAGGI SVANTAGGI
Perossido
  • Resistenza al calore nettamente superiore rispetto agli elastomeri vulcanizzati con zolfo.
  • Migliore resistenza al cedimento permanente a compressione.
  • I materiali vulcanizzati con perossido sono di norma più indicati laddove è importante la forza di tenuta, ad esempio per o-ring e tenute.
  • I pezzi vulcanizzati con perossido sono considerati più puliti per applicazioni alimentari e farmaceutiche.
  • Resistenza allo strappo, allungamento a rottura e resistenza alla lacerazione inferiori rispetto agli elastomeri vulcanizzati con zolfo.
  • Tali proprietà non sono normalmente le più importanti per elementi di tenuta come gli o-ring.
Zolfo
  • Resistenza allo strappo, allungamento a rottura e resistenza alla lacerazione migliori rispetto agli elastomeri vulcanizzati con perossido.
  • Resistenza inferiore al cedimento permanente a compressione.
  • Minore resistenza al calore.

FKM (noti anche come FPM)

Le tenute FKM includono copolimeri, terpolimeri e tetrapolimeri e sistemi di trattamento con bisfenolo e perossido.

Gli elastomeri FKM sono polimeri altamente fluorurati e contengono pochi ingredienti. Mostrano una bassissima permeabilità ai gas e sono stabili ad altissime temperature (sono in grado di resistere a 250 °C/482 °F illimitatamente, in servizio). A questa temperatura, gli elastomeri convenzionali si sbriciolerebbero in 24 ore, in presenza di aria. Gli FKM in generale hanno una straordinaria resistenza all’ossigeno, all’ozono, alle intemperie, alle fiamme e agli agenti chimici ossidanti, nonché un’eccellente resistenza al rigonfiamento in una vasta gamma di mezzi. Tuttavia non sono compatibili con i solventi polari (ad es. M.E.K.), alcuni acidi organici (ad es. acido formico), alcuni fluidi idraulici a base di esteri (ad es. Skydrol), ammoniaca e alcune ammine. Sono idonei in ambienti con radiazioni a energia elevata, fino a 106 Rads. FKM di grado speciale possono essere necessari per l’utilizzo per applicazioni con acqua calda e vapore.

Gli elastomeri FKM forniscono un’elevata resistenza al cedimento permanente a compressione in composti con sistemi di vulcanizzazione con bisfenolo. In generale, sono in grado di funzionare a temperature fino a -30 °C, ma i gradi specialistici (quali Endura® V91A di PPE) possono fornire una tenuta efficace fino a -51 °C. Le proprietà di isolamento elettrico non sono notevoli ma sono adeguate per rivestimenti dove è necessaria una resistenza a temperature elevate, ozono, agenti chimici alle fiamme (ad es. tenute per alberi, o-ring e guarnizioni, diaframmi e rivestimenti per cavi).

TIPO CONTENUTO DI FLUORO VANTAGGI / SVANTAGGI
Copolimero 65% - 65,5% Contiene due monomeri (semplici molecole di cui sono costituiti i polimeri).
Scopo generale, più comune, più utilizzato per la tenuta. La migliore resistenza al cedimento permanente a compressione e un’ottima resistenza ai fluidi (la resistenza al cedimento permanente a compressione è fondamentale per gli o-ring).
Spesso indicati come gradi di tipo "A" ed "E”.
Sono solitamente i tipi di composto meno costosi.
Terpolimero 67% Contiene tre monomeri.
Migliore resistenza a fluidi e oli/solventi rispetto ai copolimeri, ma minore resistenza al cedimento permanente a compressione.
Spesso indicati come gradi di tipo "B".
Tetrapolimero 67% - 69% Contiene quattro monomeri.
Migliore resistenza a fluidi, acidi, solventi rispetto agli altri tipi. Resistenza al cedimento permanente a compressione migliore rispetto ai terpolimeri.
Essi sono talvolta indicati come gradi "G".
Inoltre, alcuni terpolimeri hanno una buona flessibilità alle basse temperature.
I tetrapolimeri sono i più costosi dei tre tipi elencati qui.

FEPM (noti anche come TFE/P)

Il polimero base è prodotto esclusivamente dall’azienda Asahi Glass, e venduto con il nome di "Aflas". I materiali FEPM mostrano una stabilità termica simile a quella degli elastomeri FKM, ma una migliore resistenza elettrica e un diverso profilo di resistenza chimica (ad es. gas acido, acidi e alcali, ozono e intemperie, vapore e acqua, tutti i fluidi idraulici e dei freni, alcol e radiazioni ad alta energia). Tuttavia, non sono compatibili con gli idrocarburi aromatici, con gli idrocarburi clorati (ad es. M.E.K. e acetone), gli acetati organici e i refrigeranti organici.

La flessibilità alle basse temperature del FEPM è relativamente scarsa e gli elastomeri FKM mostrano una migliore resistenza al cedimento permanente a compressione. Si raccomanda sempre di svolgere test funzionali in condizioni operative. Gli elastomeri FEPM sono comunemente utilizzati in operazioni nei giacimenti petroliferi e nella lavorazione chimica come o-ring, tenute e guarnizioni.

FFKM

Gli elastomeri FFKM sono polimeri completamente fluorurati, che forniscono una resistenza chimica quasi universale, sono effettivamente una forma di gomma di PTFE.  Gli FFKM mostrano altre proprietà che si dimostrano preziose in applicazioni in cui purezza, temperature elevate e mantenimento della forza di tenuta sono vitali.

FVMQ

Gli elastomeri FVMQ sono gomme siliconiche modificate, con resistenza ai fluidi superiore, ma limitata a 200 °C (392 °F).

NBR (BUNA N)

Gli elastomeri NBR sono disponibili in cinque gradi base; a seconda del contenuto di acrilonitrile, che fornisce proprietà fisiche e chimiche commisurate. Gli elastomeri NBR hanno tipicamente (in funzione dell’aumentato contenuto di ACN), una minore flessibilità alle basse temperature, una maggiore resistenza al cedimento permanente a compressione, permeabilità al gas, migliori caratteristiche di invecchiamento al calore e resistenza all’ozono, maggiore resistenza alla rottura e all’abrasione, durezza e densità. Gli elastomeri NBR sono utilizzati ovunque sia necessaria una buona resistenza agli idrocarburi aromatici a temperature tra -40 e +120 °C (ad es. tenute e guarnizioni, manicotti e guaine per cavi), in particolare nel settore petrolifero e del gas.

Elevato contenuto di nitrile:              45% ACN
Medio contenuto di nitrile:       30-45% ACN
Basso contenuto di nitrile:              30% ACN

Maggiore è il contenuto di ACN, maggiore è la resistenza agli idrocarburi aromatici.
Minore è il contenuto di ACN, migliore è la flessibilità alle basse temperature.
Il migliore compromesso per la maggior parte delle applicazioni è un contenuto di ACN medio.

HNBR

Il processo di idrogenazione degli elastomeri NBR offre un’eccellente resistenza a calore e ozono. Gli elastomeri HNBR vulcanizzati con perossido presentano la migliore resistenza al cedimento permanente a compressione e al calore, mentre gli elastomeri HNBR ad alto contenuto di nitrile (ACN) hanno una migliore resistenza agli oli minerali. Gli HNBR combinano la migliore resistenza e una bassa flessibilità alle temperature, sebbene siano più costosi degli NBR. Sono utili quando è necessaria una resistenza a ozono e intemperie, all’invecchiamento all’aria calda e ai lubrificanti industriali, ad acqua calda e vapore fino a 150 °C, inibitori di corrosione a base di ammine e gas acidi (H2S), e radiazioni a energia elevata. Gli HNBR colmano il divario tra NBR e FKM in numerose aree di applicazione, dove è necessaria una resistenza al calore e ai mezzi aggressivi, e possono pertanto costituire un’alternativa meno costosa agli elastomeri FKM.

NR

La gomma naturale (estratta dall’albero della gomma da coltivazione) mostra un’elevata resistenza alla rottura e all’abrasione, resilienza, resistenza alla lacerazione e una bassa isteresi.

Il poliisoprene, di simile composizione chimica, ha proprietà di resistenza inferiori rispetto alla forma naturale, ma una migliore condotta a basse temperature. Entrambe le gomme sono soggette a degradazione meteorologica, ma mostrano una scarsa resistenza a oli e combustibili minerali e a base di petrolio.
Una tipica gamma operativa a lungo termine va da -30 °C a 70 °C. 
Le principali applicazioni per i materiali in gomma naturale, a parte gli pneumatici, sono supporti per vibrazioni, molle e cuscinetti.

VMQ

Le peculiari caratteristiche delle gomme siliconiche sono la straordinaria resistenza a ozono ed effetto corona, tempo meteorologico e luce solare. Componenti speciali resisteranno fino a 300 °C; tuttavia, in assenza di aria, i siliconi possono ritornare pastosi, anche a temperature più basse. Il consueto limite per le alte temperature, per funzionamento continuo, è pari a 200 °C. I siliconi hanno un’eccellente reputazione per la loro flessibilità a basse temperature (alcuni composti tollerano fino a -90 °C) e per l’isolamento elettrico, mantenuti relativamente costanti in tutta la gamma delle temperature di servizio. Sono disponibili anche composti conduttori di elettricità.

I siliconi hanno un basso livello di componenti combustibili: anche se esposto a fiamme, l’elastomero si riduce a cenere di silicio non conduttrice. I siliconi mostrano altresì un’eccellente resistenza al cedimento permanente a compressione e un’elevata inerzia fisiologica (insapori, inodori e completamente atossici).  I siliconi resistono a batteri, funghi e a una vasta gamma di mezzi tra cui radiazioni a energia elevata fino a 106 Rads e presentano eccellenti proprietà di rilascio (eccezion fatta per il vetro). Le limitazioni principali sono basse proprietà di resistenza alla rottura e scarsa resistenza ad acidi, alcali e vapore al di sopra di 120 °C. I pezzi in elastomero siliconico sono utilizzati per isolamento elettrico, guarnizioni e o-ring (solo applicazioni statiche o a basso dinamismo), generi alimentari e prodotti farmaceutici.

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