Guarnizioni e materiali: scegliere soluzioni in elastomero

La scelta dei materiali per le guarnizioni può in taluni casi risultare un compito complesso, soprattutto quando questi prodotti devono essere utilizzati in specifiche applicazioni professionali e industriali che richiedono proprietà tecniche di elevato livello.

A seconda dei casi specifici, nella valutazione dei materiali più idonei appaiono per esempio indispensabili caratteristiche quali la capacità di adattarsi a movimenti dinamici senza modificare la forma originale delle guarnizioni, la tenuta alle basse temperature o ancora la resistenza a condizioni termiche estreme.

 

In questo articolo scopriremo i principali aspetti da tenere in considerazione nella scelta dei materiali per la produzione di guarnizioni in elastomero la cui proprietà principale, come il nome stesso evidenzia, è la capacità di subire notevoli deformazioni elastiche.

Conosceremo inoltre alcuni di questi materiali, diffusamente utilizzati in soluzioni quali o-ring, guarnizioni in gomma circolari, rondelle piane in gomma e diverse altre tipologie di guarnizioni.

 

Guarnizioni e materiali: i profili di uso

 

Nella scelta delle guarnizioni in elastomero occorre tenere ben presenti determinate prerogative connesse all’uso finale che ne sarà effettuato, con specifico riguardo all’ambiente operativo in cui svolgeranno la propria funzione. Si tratta di aspetti fondamentali da non sottovalutare per far sì che le guarnizioni garantiscano prestazioni ottimali.

Da eventuali guasti o malfunzionamenti, infatti, potrebbero derivare una serie di spiacevoli conseguenze, in talune circostanze molto gravi: da perdite a interruzioni a livello di produttività, da contaminazioni sino a problematiche di sicurezza nel caso di applicazioni ad alto rischio.

 

Proprietà meccaniche

È importante sapere se la guarnizione sarà usata in modo statico, ovvero se resterà ferma e combaciante, o se verrà utilizzata in modo dinamico, ossia se si prevedono movimenti che potranno modificarne la forma originale. È ciò che accade, per esempio, con le valvole di regolazione o con gli attuatori. Nel caso di guarnizioni dinamiche, risulta opportuno verificare se saranno sottoposte all’azione dei movimenti di rado o continuamente. Un ulteriore parametro da appurare è il livello di sollecitazione meccanica a cui saranno soggetti i prodotti in elastomero.

 

Temperatura

È necessario conoscere l’esatto range di temperature massime e minime in cui saranno usate le guarnizioni. Occorre inoltre sapere se gli eventuali picchi di temperatura saranno di breve durata o costanti.

 

Resistenza chimica

Un altro elemento essenziale da tenere in considerazione nella scelta delle guarnizioni in elastomero è l’eventuale interazione con agenti chimici di varia natura. È necessario per esempio sapere:

Se i materiali dovranno risultare resistenti a particolari fluidi;

  • Se i liquidi in questione presenteranno temperature specifiche;
  • Se le guarnizioni dovranno essere utilizzate in presenza di acidi;
  • Se in fase di montaggio delle stesse si useranno grassi o lubrificanti.

 

Omologazione

Nella selezione vanno infine valutate eventuali omologazioni o direttive da seguire rispetto al processo produttivo.

 

Guarnizioni in elastomero per basse temperature

 

Se sottoposti a temperature basse gli elastomeri tendono a irrigidirsi. Perdono quindi parte della loro elasticità nonché la propria capacità di rispondere a una forza di reazione. Man mano che il materiale si raffredda si può inoltre verificare una contrazione dello stesso.

Le problematiche riscontrate dalle guarnizioni in elastomero per basse temperature possono verificarsi in applicazioni del settore farmaceutico, aerospaziale, petrolifero, petrolchimico, alimentare e lattiero-caseario.

 

Tra i materiali più idonei per l’utilizzo in ambienti freddi troviamo:

  • L’EPDM;
  • L’FKM;
  • L’NBR;
  • Il VMQ.

 

Guarnizioni in elastomero per alte temperature

 

Sottoposti a temperature molto alte, gli elastomeri tendono a perdere rigidezza, divenendo teneri e flessibili. Una successiva riduzione della temperatura consente tuttavia ai materiali di riacquisire il loro status originale. Il calore eccessivo accelera inoltre il processo di invecchiamento che si manifesta con la progressiva perdita delle proprietà elastiche. Sono numerosi gli ambiti in cui le guarnizioni devono dimostrarsi in grado di affrontare temperature alte o persino elevatissime. È il caso per esempio dei forni industriali e delle centrali termiche a blocco.
Tra i materiali più adatti all’utilizzo in applicazioni che prevedono temperature elevate troviamo:

  • L’EPDM;
  • L’FKM.

 

Guarnizioni in elastomero per cambi di pressione estremi

 

Determinate applicazioni prevedono cambi di pressione di grande intensità. Un quadro simile può per esempio verificarsi in ambito petrolifero, nel settore del gas o nei sistemi di trattamento dell’aria.

In questo tipo di applicazioni le guarnizioni elastomeriche vengono utilizzate per far tenuta contro i gas. Le problematiche si riscontrano in special modo quando il gas compie bruschi abbassamenti di pressione in poco tempo, partendo da livelli elevati. Il fenomeno viene definito “decompressione esplosiva” e comporta la formazione di crepe o di bolle sulla superficie delle guarnizioni, danneggiandole.

 

Tra i materiali di tenuta più adeguati per fronteggiare fenomeni di decompressione esplosiva troviamo:

  • L’FKM;
  • L’HNBR.

 

Guarnizioni in elastomero per gli attuatori

 

Gli attuatori sono dispositivi diffusamente utilizzati nell’automazione industriale. Questi apparecchi svolgono diverse funzioni come, per esempio, le regolazioni dei nastri trasportatori negli impianti di produzione in serie. Le guarnizioni elastomeriche usate in questo tipo di applicazioni devono essere soprattutto capaci di sostenere il movimento dinamico degli attuatori, senza subire modificazioni della loro forma originale.

 

Tra i materiali più idonei per la realizzazione di guarnizioni destinate agli attuatori, troviamo:

  • L’EPDM;
  • L’FKM.

 

Proprietà fisico-meccaniche dei materiali

 

EPDM

L’EPDM è un materiale dall’utilizzo versatile che presenta una buona resistenza ai fluidi acquosi, all’acqua bollente e al vapore, all’invecchiamento nonché una buona flessibilità al freddo. È molto usato in ambiti che richiedono il contatto diretto con l’acqua bollente e il vapore oltre che nel settore alimentare.

 

FKM

L’FKM è un materiale dalle buone caratteristiche meccaniche che presenta un’eccezionale resistenza alle temperature elevate, al calore, ai carburanti, all’ozono, agli oli, ai solventi e ai raggi UV.

 

HNBR

L’HNBR si contraddistingue per eccellenti proprietà fisico-meccaniche. Il range della sua temperatura di esercizio varia dai -40°C ai +150°C. Il materiale presenta un’elevatissima resistenza all’abrasione e alla deformazione permanente. Ottima anche la resistenza agli idrocarburi, ai grassi minerali e vegetali, ad alcuni fluidi refrigeranti e ai gas.

 

NBR

L’NBR dimostra una buona resistenza agli oli, ai grassi animali e vegetali, a numerosi acidi, a svariate soluzioni saline nonché agli idrocarburi alifatici. La resistenza al calore del materiale è buona fino a +100°C e, per breve tempo, fino a +120°C.

 

VMQ

La flessibilità a freddo dell’VMQ è molto buona. Si tratta di un materiale versatile che si adatta a un’estesa finestra termica con picchi che possono raggiungere persino i +300 °C. Il VMQ evidenzia anche un’eccellente resistenza agli agenti climatici come neve, pioggia, umidità e luce solare, nonché al fuoco.

 

Dalle rondelle piane in gomma alle guarnizioni in gomma circolari: i prodotti per l’industria di Betelli

Betelli è un’azienda specializzata nella produzione di guarnizioni industriali. Nel suo ampio catalogo dispone dei più innovativi materiali per la realizzazione di prodotti tecnici quali o-ring, rondelle piane in gomma e guarnizioni in gomma circolari.

Per conoscere da vicino le caratteristiche dei nostri articoli, contattaci o vieni a trovarci a Lacchiarella, in provincia di Milano. Saremo lieti di ascoltare tutte le tue esigenze e di proporti le migliori soluzioni per le tue necessità produttive.