Introduzione
La scelta della mescola giusta è solo metà del lavoro nella specifica di un prodotto in gomma. Il processo di vulcanizzazione è altrettanto importante quanto la composizione stessa. La vulcanizzazione, nota anche come indurimento, è il processo che trasforma la gomma non vulcanizzata nel materiale resistente ed elastico che gli ingegneri ricercano nei loro progetti, e viene spesso trascurata quando l'attenzione si concentra esclusivamente sulla selezione del materiale.
Il termine "vulcanizzazione" deriva da Vulcano, il dio romano del fuoco, sebbene il processo in sé abbia origini miste, dato che sia Charles Goodyear che Thomas Hancock lo svilupparono e brevettarono sulle rispettive sponde dell'Atlantico.
Questo blog illustra cos'è la vulcanizzazione, come viene eseguita e perché ha un impatto così diretto sulle prestazioni del prodotto sul campo.
Che cos'è la vulcanizzazione?
A livello chimico, la vulcanizzazione crea legami incrociati tra le catene polimeriche della gomma grezza, utilizzando una combinazione di calore, pressione e un agente vulcanizzante. Una volta formati questi legami incrociati, le catene non possono più scorrere liberamente l'una sull'altra, ed è questo che conferisce alla gomma vulcanizzata la sua caratteristica combinazione di flessibilità e resistenza, a differenza della gomma non vulcanizzata che ha una consistenza morbida e appiccicosa. Lo zolfo è il sistema di vulcanizzazione tradizionale ed è tuttora ampiamente utilizzato, ma il perossido, il platino e altri sistemi entrano in gioco quando una mescola richiede caratteristiche specifiche per la sua applicazione.
Perché è necessario?
La gomma non vulcanizzata non è un materiale con cui si possa realizzare un prodotto. Si deforma sotto carico, si lacera facilmente, perde la sua forma e presenta problemi alle temperature estreme. La vulcanizzazione risolve tutti questi problemi: è ciò che conferisce al componente finito resistenza alla trazione, resistenza allo strappo e all'abrasione, elasticità, capacità di compressione, stabilità dimensionale e lunga durata.
Come funziona il processo?
Il processo inizia con la miscelazione: cariche, oli, pigmenti, coadiuvanti di processo e agenti vulcanizzanti vengono incorporati nella gomma grezza. Questa mescola viene poi modellata, tramite stampaggio, calandratura o estrusione, e vulcanizzata in una pressa, su una linea di vulcanizzazione continua o in un'autoclave, a seconda del prodotto. Una vulcanizzazione corretta richiede un controllo preciso di temperatura, pressione e tempo. Una vulcanizzazione insufficiente rende il pezzo debole e facilmente deformabile, mentre una vulcanizzazione eccessiva ne compromette la flessibilità e ne riduce la durata a fatica. In pratica, il ciclo di vulcanizzazione merita la stessa attenzione riservata alla composizione della mescola stessa.
Vantaggi per guarnizioni ed estrusi
In una guarnizione, la polimerizzazione garantisce un adeguato recupero e una minore deformazione permanente, in modo che la tenuta mantenga la sua forza nel tempo anziché allentarsi. In un estruso, la polimerizzazione garantisce stabilità dimensionale, migliori prestazioni in termini di resistenza agli agenti atmosferici e la capacità di flettersi ripetutamente senza incrinarsi. In entrambi i casi, la qualità della polimerizzazione di un componente ha un'influenza sulle prestazioni sul campo tanto quanto il composto di cui è fatto.
Giunti vulcanizzati contro giunti incollati a freddo
Una giunzione vulcanizzata viene legata chimicamente durante il processo di vulcanizzazione, diventando parte integrante della gomma stessa anziché semplicemente appoggiata su di essa. È proprio questo che le conferisce resistenza alla fatica, poiché non essendoci adesivo a fungere da punto debole. Le giunzioni incollate a freddo, al contrario, utilizzano un adesivo per unire due pezzi di gomma già vulcanizzata. Sono più rapide ed economiche da produrre e sono adatte per applicazioni statiche o a basso carico. Tuttavia, in presenza di flessioni ripetute o carichi elevati, una giunzione vulcanizzata rappresenta solitamente la scelta più sicura.
Idee sbagliate comuni
È facile pensare che la vulcanizzazione consista semplicemente nel riscaldare la gomma, ma la composizione chimica, il sistema di vulcanizzazione e il controllo del processo sono ciò che determina le proprietà del prodotto finito. Un equivoco simile riguarda la durezza: più duro non significa automaticamente migliore. La durezza Shore corretta dipende dalla forza di tenuta, dal movimento e dall'usura a cui sarà sottoposto il componente, nonché dall'ambiente in cui opererà. Vale la pena esaminare le specifiche complete del materiale piuttosto che concentrarsi su un singolo valore.
E per quanto riguarda la post-polimerizzazione?
La post-polimerizzazione è un trattamento secondario che J-Flex applica a molti prodotti in silicone, FKM e Viton. Questa pratica è considerata ottimale in quanto non solo migliora le proprietà meccaniche garantendo la completa reticolazione, ma elimina anche i residui volatili. Ciò è particolarmente importante nell'industria alimentare.
Domande frequenti
Che cos'è la gomma vulcanizzata?
Gomma che è stata vulcanizzata chimicamente per conferirle le proprietà meccaniche necessarie per l'impiego in ingegneria.
È possibile vulcanizzare tutte le gomme?
Sì, la gomma vulcanizzata correttamente presenta proprietà meccaniche e durata nettamente superiori rispetto alla gomma non vulcanizzata.
Le giunzioni vulcanizzate sono sempre necessarie?
No, dipende dai requisiti di prestazioni dell'applicazione, dall'ambiente e dal budget.
Conclusione
Nella scelta della mescola, l'aspetto che solitamente riceve maggiore attenzione è la progettazione di componenti in gomma, ma anche il processo di vulcanizzazione gioca un ruolo fondamentale nelle prestazioni del prodotto finito. Che si tratti di una guarnizione, di un estruso o di un componente realizzato su misura, è importante informarsi anche sul processo di vulcanizzazione oltre che sul materiale.
Nella foto è raffigurata una delle presse per la vulcanizzazione di O-ring in uso presso J-Flex!
Informazioni su J-Flex
Negli ultimi 42 anni, J-Flex si è affermata come partner fornitore privilegiato di prodotti a base di gomma nei mercati ad alta tecnologia.
Grazie all'esperienza maturata dal 1984, J-Flex fornisce componenti in gomma di alta qualità e lastre di gomma specializzate su cui potete contare. Da lastre, stampaggi, guarnizioni, manicotti, estrusioni, soffietti e lavorazioni, fino a sigillanti, offriamo soluzioni in una vasta gamma di polimeri, tra cui silicone, FKM/Viton™, EPDM, neoprene, nitrile e molti altri.
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