Cos'è la gomma siliconica (VMQ)?
Gomma di silicone è una gomma sintetica a base di quarzo lavorato e cloruro di metile. Chimicamente è costituito da silicio metallico, carbonio, idrogeno e ossigeno, tutti legati in forma polimerica. Il nome scientifico corretto per la gomma siliconica è polidimetilsilossano.
La gomma siliconica è un polimero per tutti gli usi che viene utilizzato per un'ampia varietà di applicazioni. Ha un'eccellente resistenza alla temperatura e può sopportare la maggior parte dei danni ambientali.
Come viene prodotta la gomma siliconica?
Il silicone metallico, la base per le gomme siliconiche, esiste comunemente come cristalli di quarzo (SiO₄) che sono ampiamente presenti nella sabbia della spiaggia. Questo minerale naturale viene lavorato con diverse sostanze chimiche per produrre una pura gomma siliconica elastica.
Di seguito sono riportati i passaggi fondamentali coinvolti nella produzione di gomma siliconica.
- I cristalli di quarzo vengono riscaldati a temperature estreme in presenza di un catalizzatore di carbonio. Gli atomi di ossigeno nel quarzo si legano agli atomi di carbonio, lasciando dietro di sé puro silicone metallico.
- Il metallo siliconico viene ora riscaldato insieme al cloruro di metile per formare la base di una gomma siliconica chiamata dimetildiclorosilano.
- La base siliconica viene quindi distillata in polidimetilsilossano, il componente base negli oli siliconici.
- Il polidimetilsilossano può essere polimerizzato utilizzando varie tecniche proprietarie per produrre gomma siliconica.
Cos'è la gomma fluorosilicone (FVMQ)?
La gomma fluorosilicone è un derivato della gomma siliconica. Qui gli atomi di fluoro vengono introdotti nella base siliconica per aumentarne le proprietà di compatibilità chimica. I gruppi di fluoro aggiunti diminuiscono le proprietà meccaniche di base del fluorosilicone ma gli conferiscono una maggiore resistenza agli agenti chimici. Il nome scientifico del fluorosilicone è Fluorovinyl Methyl Siloxane o FVMQ.
La gomma siliconica può subire danni meccanici ed elementari, ma si degraderà rapidamente se esposta a composti chimici come acidi, benzina, solventi, ecc. Il silicone viene utilizzato per le applicazioni quotidiane, mentre il fluorosilicone è appositamente progettato per l'uso industriale.
Come viene prodotta la gomma fluorosilicone?
La gomma fluorosilicone è realizzata utilizzando speciali tecniche modellate che non sono ampiamente disponibili. Ma i passaggi fondamentali coinvolti nel processo sono i seguenti.
- Il fluoro viene aggiunto a una base vinilica (carbonio-idrogeno).
- Questo composto fluorovinilico viene quindi introdotto nella base siliconica, dimetildiclorosilano, per produrre FVMQ.
- L'FVMQ viene quindi polimerizzato utilizzando tecniche industriali standard in una gomma.
Proprietà del fluorosilicone rispetto alla gomma siliconica
In quanto derivato del silicone, il fluorosilicone condivide molte delle stesse proprietà del materiale; entrambi i materiali hanno un'eccellente stabilità alle alte temperature e sono resistenti ai danni ambientali. Ma a uno sguardo più attento, puoi vedere che le proprietà delle due gomme presentano piccole differenze.
Proprietà meccaniche
Le proprietà meccaniche si riferiscono alla capacità di un materiale di resistere a forze di impatto, lacerazione e allungamento. Una semplice tabella confronta le proprietà meccaniche (fisiche) del silicone e della gomma fluorosilicone.
| Proprietà meccaniche | Silicone | Fluorosilicone |
| Durezza | 20-90 Riva A | 35-80 Riva A |
| Resistenza alla trazione | 200-1500 psi | 200-1500 psi |
| Allungamento | 100-900% | 100-500% |
| Resistenza all'abrasione | povero | povero |
| Set di compressione | Ottimo | Buone |
| Resistenza agli urti | Buone | Buone |
| Elasticità | Buone | Discreto |
| Resistenza allo strappo | Discreto | Discreto |
| Smorzamento delle vibrazioni | Discreto | Buone |
Dalla tabella sopra, possiamo facilmente concludere che il silicone è un materiale in gomma molto più rigido e resistente. Ma va notato che le proprietà del fluorosilicone sono solo leggermente inferiori al silicone. Per la maggior parte delle applicazioni, la gomma fluorosilicone sarà più che una buona opzione.
A causa della loro scarsa resistenza all'abrasione, nessuno dei due materiali è adatto per ambienti difficili con elevate caratteristiche di attrito.
Resistenza ambientale e termica
Il danno ambientale è causato da composti presenti in natura come acqua, ozono e luce solare (UV). Di seguito è riportata una tabella che confronta la resistenza ambientale e le proprietà termiche del silicone e del fluorosilicone.
| Silicone | Fluorosilicone | |
| Colorabilità | Ottimo | Grande |
| EE | Grande | Ottimo |
| Permeabilità ai gas | povero | Discreto |
| Ozono | Ottimo | Ottimo |
| Luce del sole | Ottimo | Ottimo |
| Acqua - Water | Ottimo | Ottimo |
| Proprietà di temperatura | Silicone | Fluorosilicone |
| Resistenza al freddo | da -178º a -90º F | da 400º a 550º F |
| Resistenza al calore | da -85º a -70º F | da 400º a 450º F |
Ancora una volta, i due materiali hanno proprietà simili, ma il silicone ha una resistenza alla temperatura leggermente migliore. I prodotti in silicone possono resistere a un'ampia gamma di temperature, ambienti con elevata umidità e luoghi in cui sono previsti danni da fiamma.
La permeabilità ai gas è la capacità di un materiale di consentire il flusso di gas attraverso di esso. Una scarsa permeabilità è buona, poiché la gomma siliconica sarà a tenuta d'aria, consentendo a qualsiasi gas chimico di aggirarla.
Sebbene il fluorosilicone abbia proprietà molto simili, la leggera differenza lo squalifica come potenziale opzione per applicazioni mediche.
Resistenza chimica
I materiali in gomma sono fragili alla degradazione chimica. Acidi, prodotti chimici alcalini, oli vegetali e altri prodotti chimici dissolveranno la gomma o la eroderanno nel tempo. Ecco una tabella che confronta silicone e fluorosilicone e la loro resistenza a vari prodotti chimici industriali.
| Resistenza chimica | Silicone | Fluorosilicone |
| Acidi | Buone | Ottimo |
| Alcali | Buone | Ottimo |
| Le ammine | Buone | povero |
| Oli vegetali | Grande | Ottimo |
| combustibili | povero | Ottimo |
| chetoni | povero | povero |
| petrolio | Discreto | Buone |
| Refrigerante | povero | Buone |
| Olio di silicone | povero | Ottimo |
| solventi | povero | Ottimo |
Qui possiamo finalmente vedere alcune differenze fondamentali tra i due materiali in gomma. Finora, il silicone è stata l'opzione migliore, ma quando si tratta di prodotti chimici aggressivi, il fluorosilicone è il chiaro vincitore.
Il silicone può trattare occasionalmente sostanze chimiche diluite, ma si scioglierà e si dissolverà sotto qualsiasi altra cosa. La gomma siliconica non è pensata per applicazioni automobilistiche in quanto sarebbe costantemente esposta a liquidi per freni e oli di petrolio.
Al contrario, la gomma fluorosilicone si distingue per le sue proprietà uniche. Resisterà a quasi tutte le sostanze chimiche là fuori con l'aspettativa di pochi eletti. La resistenza del fluorosilicone ai danni del refrigerante lo rende un buon materiale per il frigorifero sigilli e guarnizioni.
Elenco delle applicazioni
Se passiamo alle proprietà dei materiali, il silicone e il fluorosilicone sono ottime opzioni per applicazioni commerciali e residenziali. Hanno un'ottima resistenza alle sollecitazioni meccaniche e possono operare in ambienti estremi. Il fluorosilicone ha anche un'eccellente resistenza agli acidi concentrati e può resistere a solventi e altri idrocarburi aromatici.
Ma il costo del fluorosilicone limita le sue applicazioni a casi specializzati.
A cosa serve la gomma fluorosilicone?
Il fluorosilicone produce diverse soluzioni di tenuta, tra cui guarnizioni, sigilli, adesivi, tubi e o-ring. È l'applicazione industriale di queste soluzioni di tenuta che conta di più.
Le seguenti applicazioni del fluorosilicone sono classificate per settore. Va notato che tutti questi settori utilizzano gli stessi sigilli, guarnizioni, o-ring e altro, ma per applicazioni diverse.
- Industria automobilistica
Grazie alla loro eccellente resistenza al calore, l'industria automobilistica utilizza guarnizioni, o-ring e guarnizioni in fluorosilicone per i blocchi motore. Un altro vantaggio del fluorosilicone è la sua elevata resistenza a benzina, liquidi per freni e altri prodotti chimici per autoveicoli.
- Industria degli oli di petrolio
Il fluorosilicone è altamente resistente ai composti a base di petrolio. Quindi ha senso utilizzare il fluorosilicone solo per le guarnizioni dei serbatoi dell'olio e dei tubi flessibili per il trasferimento dell'olio.
- Elettrodomestici commerciali
Le grandi apparecchiature commerciali richiedono sigilli, guarnizioni e adesivi di alta qualità in grado di resistere ai danni. Poiché la maggior parte delle apparecchiature commerciali è piuttosto costosa, il costo aggiuntivo del fluorosilicone è trascurabile rispetto ai suoi vantaggi.
- Impianti di lavorazione chimica
Gli impianti chimici trasportano costantemente grandi volumi di sostanze chimiche pericolose e nocive a livello nazionale. Hanno bisogno di tubi in gomma di alta qualità con una buona resistenza al calore e in grado di resistere alla maggior parte delle sostanze chimiche come oli, carburanti e idrocarburi aromatici.
A cosa serve la gomma siliconica?
Il vantaggio più significativo della gomma siliconica è il suo basso costo e vasta gamma di proprietà. Anche se alcuni materiali alternativi potrebbero offrire proprietà migliori, il silicone sarà comunque la scelta migliore in base al suo costo inferiore. Pertanto, in questo articolo devono essere elencate troppe applicazioni di silicone. Quindi ecco un elenco delle applicazioni più popolari della gomma siliconica.
- Industria aerospaziale
Grazie alle sue eccellenti proprietà di resistenza termica, la gomma siliconica viene utilizzata per guarnizioni di piccole dimensioni e o-ring per apparecchiature con spazi limitati.
- Industria di costruzioni
Le guarnizioni e i rivestimenti in silicone sono applicazioni tipiche utilizzate in un cantiere. Il minor costo facilita l'utilizzo di grandi quantità di silicone per ricoprire bordi di finestre, soffitti, ecc.
- Industria elettronica
Il silicone è un materiale economico e versatile che è anche un isolante elettrico. In quanto tale, vedrai il silicone utilizzato per l'alloggiamento elettronico e l'adesione.
- Industria dei giocattoli
Un materiale giocattolo deve realizzare due cose, essere economico e non tossico. Le normative in materia di salute e sicurezza in tutto il mondo vietano la vendita di giocattoli con prodotti chimici (materiali) aggressivi. Fortunatamente il silicone è un materiale atossico utilizzato per realizzare ruote e bambole di gomma e rivestire spigoli vivi.
- Settore medico
Il silicone è anche uno dei pochi materiali là fuori di grado medico, il che significa che può essere sterilizzato senza comprometterne le proprietà complessive. Tubi, guarnizioni e anelli di tenuta in silicone sono comunemente usati nelle apparecchiature mediche e ospedaliere.
- Industria alimentare e delle bevande
Il silicone per uso medico è anche per uso alimentare. È comunemente usato per sigilli di bottiglie, contenitori per alimenti a tenuta d'aria e imballaggi.
Conclusione
Quando si tratta di selezionare il giusto materiale in gomma per applicazioni specifiche, è necessaria un'attenta considerazione per valutare i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna opzione. Il fluoroicone, ad esempio, offre un'eccellente resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici, mentre il silicone è noto per le sue proprietà elettriche superiori. Entrambi i materiali in gomma hanno comprovati punti di forza e di debolezza.
In definitiva, la scelta del materiale migliore dipende dall'applicazione e dai requisiti specifici. È essenziale lavorare con un produttore esperto che possa guidarti attraverso il processo e aiutarti a selezionare il materiale in gomma ideale.
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