Gomma e silicone

La produzione di articoli in gomma prevede vari processi. I processi di produzione del caucciù più diffusi sono l’estrusione, l’immersione in lattice, la formatura e la calandratura. E proprio alla luce di tale varietà di processi, vi proponiamo un’ampia gamma di sistemi di termoregolazione che soddisfano i diversi requisiti in termini di range di temperatura, flussi di volume e integrazione negli impianti.

Presupposti della produzione di componenti in elastomero sono la qualità affidabile delle materie prime, percentuali di peso delle materie prime esatte, un processo di miscelazione controllato nonché processi di formatura ottimizzati. A fronte di un ambiente tanto complesso, per la regolazione di temperatura vi forniamo soluzioni stand alone o integrate nel vostro impianto.

Gli elastomeri sono polimeri composti da macromolecole, che sono interconnessi tramite legami trasversali con reticolati tridimensionali a maglie larghe. Questa interconnessione delle singole catene di polimero (vulcanizzazione) determina le caratteristiche elastiche di tali materiali. Nella lingua comune gli elastomeri vengono pertanto definiti gomma. Gli elastomeri sono materiali a base di polimeri vulcanizzati sino alla temperatura di decomposizione, che alle basse temperature presentano una durezza simile al vetro e anche a temperature elevate non fluiscono allo stato viscoso bensì, specialmente dalla temperatura ambiente alla temperatura di decomposizione presentano un comportamento elastico. A temperatura ambiente, gli elastomeri sotto l’effetto di forze esigue subiscono notevoli deformazioni temporaneamente reversibili. Una volta sottratte al carico, le macromolecole tornano ad assumere praticamente la posizione di partenza.

Descriviamo di seguito in forma sintetica i materiali lavorabili in modo ottimale impiegando i nostri termoregolatori.

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Miscele di elastomeri /compound
I caucciù naturali e quelli sintetici non sono materiali nell’accezione consueta, bensì unicamente sostanze base cui unire numerosi additivi tramite vulcanizzazione. Oltre al materiale di base caucciù, tutti gli elastomeri contengono vari additivi quali cariche di rinforzo (o filler), plastificanti, sostanze ausiliarie per la lavorazione, protezione antinvecchiamento, vulcanizzatori e acceleratori di vulcanizzazione, attivatori, ritardanti di vulcanizzazione, pigmenti, ecc. Di media una miscela elastomerica presenta da 10 a 20 componenti. L’insieme delle componenti è denominato miscela elastomerica o compound elastomerico. Il caucciù impiegato determina le caratteristiche di base del materiale vulcanizzato, e in particolare la resistenza all’invecchiamento, la flessibilità al freddo e il comportamento rispetto ai vari fluidi quali oli, carburanti, acqua e solventi. Il livello delle caratteristiche meccaniche quali l’elasticità e la compattezza dipende inoltre dalla base polimerica nonché dalla carica di rinforzo, composta da fuliggini dette rinforzanti o filler chiari. Mediante gli additivi è possibile variare determinate caratteristiche (tra cui la durezza) e migliorarne altre (tra cui la flessibilità al freddo, l’elasticità agli urti, la deformazione residua sotto pressione, la resistenza al calore e al rigonfiamento). La composizione degli elastomeri è molto complessa e varia in funzione della singola applicazione.

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Elastomeri schiumati
Gli elastomeri schiumati si ottengono aggiungendo alla miscela di caucciù non vulcanizzata un agente schiumogeno che in fase di vulcanizzazione scinde gas formando pori che schiumano la miscela. I prodotti così realizzati sono: filtri, imbottiture, guarnizioni, materassi e articoli tecnici.

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Compositi Gomma-metallo, gomma-plastica
I pezzi stampati in gomma offrono massima libertà di progettazione in quanto consentono di realizzare anche profili complessi grazie alle buone proprietà di dilatazione delle miscele elastomeriche. A partire dalla gomma è possibile produrre numerosi sistemi compositi. I sistemi compositi di pezzi stampati in gomma e in metallo o anche gomma e plastica consentono un notevole risparmio di costi. Decisiva per la qualità dei pezzi compositi in gomma e metallo è la scelta del sistema composito adatto. Anche in caso di massime sollecitazioni lo strato elastomerico non si deve staccare dalla parte in metallo o dalla plastica.

Tali pezzi compositi offrono molti vantaggi:

• Minor quantità di pezzi singoli con conseguente manipolazione più semplice di un solo componente.
• Venir meno del lavoro di montaggio e dei relativi errori
• Affidabilità e sicurezza operativa grazie a un composito perfettamente aderente
• Maggiore resistenza dei componenti al carico

Miscelazione/miscela
La miscelazione avviene in due passaggi: premiscelazione delle materie prime e infine miscelazione con aggiunta di agenti di reticolazione e acceleratori nonché omogeneizzazione delle sostanze. Sia la miscelazione preliminare che quella finale avvengono all’interno di impastatrici o laminatoi. Con questo processo si realizzano miscele di caucciù non vulcanizzate per la formatura di piastre o granuli.

Formatura
Le modalità di lavorazione per la formatura possono essere diverse:

• Pressatura –Processo di stampaggio a compressione
• Calandratura
• Approntamento manuale
• Stampaggio a iniezione – Processo di stampaggio a compressione
• Estrusione

Questa fase di lavorazione genera sia pezzi grezzi non vulcanizzati sia pezzi finiti o semilavorati vulcanizzati. In ambedue i casi, i nostri apparecchi sono ideali per i processi di termoregolazione.

Vulcanizzazione
I nostri termoregolatori supportano la vulcanizzazione in modo ideale. Per vulcanizzazione si intende la trasformazione chimico-fisica nella quale il caucciù prevalentemente plastico passa allo stato elastico. Il processo di vulcanizzazione lega le macromolecole nei punti reattivi. La vulcanizzazione richiede un agente vulcanizzante. Il vulcanizzante più antico e diffuso è lo zolfo. La gomma così prodotta, rispetto alla materia prima caucciù presenta proprietà elastiche durature, tornando in caso di sollecitazione meccanica nella posizione iniziale, presenta una maggiore resistenza allo strappo nonché dilatazione e resistenza superiore all’invecchiamento e agli agenti atmosferici.

L’elasticità della gomma dipende dal numero di ponti di zolfo. Quanto più numerosi i ponti, tanto più dura e meno elastica la gomma. Il numero di ponti di zolfo dipende a sua volta dalla quantità di zolfo additivato e dalla durata della vulcanizzazione. L’invecchiamento della gomma è dato dai ponti di ossigeno che si sostituiscono ai ponti di zolfo, che rendono la gomma fragile e porosa.

Solitamente la formatura e la vulcanizzazione si effettuano in un unico passaggio. La vulcanizzazione può avvenire all’interno dello stampo riscaldato o in un apposito forno.

• Formatura mediante pressatura
  Lo stampaggio a compressione o pressatura è il processo tradizionalmente utilizzato per la produzione di pezzi in gomma. La quantità di miscela di caucciù non vulcanizzata corrispondente al pezzo finito si inserisce solitamente a mano nello stampo di vulcanizzazione riscaldato. Lo stampo viene a seguire chiuso sotto pressione dentro una pressa. La pressione e la temperatura ammorbidiscono la miscela, che fluisce e riempie la cavità dello stampo. La vulcanizzazione avviene a temperature tra 140 e 200 °C. Il pezzo vulcanizzato viene estratto ancora caldo ma non si deforma, poiché ora non presenta più reazioni termoplastiche. Lo stampo deve essere realizzato in modo da evitare il calo del pezzo finito una volta raffreddato. Rispetto allo stampaggio a iniezione, la pressatura richiede tempi di riscaldamento più lunghi, poiché la miscela fredda introdotta sale alla temperatura di vulcanizzazione solo tramite la parete dello stampo. Un ulteriore sviluppo della pressatura è il processo di pressatura per trasferimento. In questo caso, in fase di iniezione nello stampo la massa viene riscaldata mediante frizione, fatto che accorcia il tempo di vulcanizzazione. Uno svantaggio di questo processo sono i costi per lo stampo ben superiori a causa della maggiore usura, cui si aggiunge una maggiore quantità di scarto di elastomero vulcanizzato. Da un punto di vista economico, la pressatura è opportuna per piccoli lotti o per pezzi semplici.
• Stampaggio per trasferimento (ITM)
  Il processo di stampaggio per trasferimento (ITM) è un variante della pressatura per trasferimento, nel quale l’unità di trasferimento collocata nella parte superiore dello stampo viene riempita di miscela di caucciù plastificata attraverso il gruppo di iniezione di una macchina per stampaggio. Il trasferimento della miscela di caucciù già plastificata consente un riempimento dello stampo di vulcanizzazione più uniforme. I canali freddi per lo stampaggio nel processo di pressatura per trasferimento o trasferimento a iniezione (ITM) si impiegano per la produzione di pezzi in gomma. L’unità di trasferimento viene raffreddata con un apposito fluido e separata termicamente dalla zona di vulcanizzazione riscaldata dello stampo da una piastra isolante. Come fluido refrigerante si impiega solitamente l’acqua. Il passaggio dalla zona raffreddata a quella riscaldata avviene tramite ugelli. Diversamente dai canali freddi a ugello, i canali freddi dello stampaggio per trasferimento non sono raffreddati singolarmente bensì tramite l’intero blocco di raffreddamento. Il materiale elastomerico nell’unità di trasferimento non si vulcanizza interamente con ciascun ciclo produttivo e può essere impiegato per la produzione di pezzi stampati nel ciclo successivo. Mentre i canali freddi a ugello trovano impiego per calibri esigui e grandi volumi di pezzi, i canali freddi dello stampaggio per trasferimento sono più adatti a calibri grandi e lotti di pezzi in gomma esigui.
• Formatura mediante calandratura
  La calandra funziona come un laminatoio. La temperatura dei rulli solitamente sovrapposti in parallelo è regolabile. Lo spessore delle pellicole prodotte varia in funzione del passo tra i rulli. La vulcanizzazione avviene nell’autoclave o nella pressa in modo discontinuo o all’interno di una vulcanizzatrice.
• Formatura mediante stampaggio a iniezione
  Nello stampaggio a iniezione per la produzione di pezzi in gomma la miscela di caucciù viene dapprima riscaldata e plastificata nella macchina di stampaggio all’interno di un gruppo a vite senza fine (80-100 °C), e a seguire iniettata nello stampo riscaldato attraverso gli appositi canali. In funzione della forma costruttiva si distingue tra macchine di stampaggio orizzontali e verticali. Il processo di iniezione avviene mediante spinta diretta della vite nel cilindro o tramite iniezione attraverso un cilindro a parte (pistone di iniezione). Rispetto alla pressatura, lo stampaggio a iniezione è un processo più moderno che, essendo interamente automatico, offre vantaggi in termini di efficienza. La plastificazione all’interno del gruppo di iniezione consente tempi di riscaldamento più brevi. L’uso di canali freddi a ugello, inoltre, riduce al minimo lo scarto.
• Formatura mediante estrusione
  Nel caso dell’estrusione, la vite rotante provvede a plastificare la miscela di caucciù introdotta. La vite addensa e riscalda il materiale pressandolo a seguire verso l’esterno attraverso un apposito ugello. Dopo il passaggio attraverso apposite unità di calibrazione e vulcanizzazione, il materiale estruso viene tagliato nelle lunghezze necessarie. La vulcanizzazione può avvenire in soluzione salina senza pressione, in un canale UHF o ad aria calda o anche in un’autoclave a parte.