Monomero di etilene propilene diene (EPDM): proprietà, usi e guida all'acquisto

In un soleggiato pomeriggio di luglio, il tetto in gomma nera sopra un centro logistico di 10.000 metri quadrati può facilmente raggiungere i 70°C. Le guarnizioni attorno alle porte della banchina di carico sono esposte allo stesso calore, oltre all'ozono e alle radiazioni ultraviolette, giorno dopo giorno. In inverno, gli stessi componenti possono raggiungere temperature fino a -30°C. Pochissimi elastomeri sopravvivono a questo intervallo senza rompersi o irrigidirsi. Il monomero di etilene propilene diene (EPDM) lo fa, ed è esattamente il motivo per cui è diventato il materiale predefinito per membrane per coperture a bassa pendenza, guarnizioni per autoveicoli e guarnizioni per esterni.

Che cos'è il monomero di etilene propilene diene (EPDM)?

Il monomero etilene propilene diene è un terpolimero sintetico prodotto copolimerizzando etilene e propilene con una piccola quantità di un diene non coniugato. La catena polimerica ha una struttura portante completamente satura, mentre il termonomero dienico – solitamente etilidene norbornene (ENB) o diciclopentadiene (DCPD) – introduce gruppi laterali reattivi che consentono la vulcanizzazione dello zolfo o del perossido.

La lettera "M" nella designazione EPDM si riferisce alla classificazione ASTM per le gomme con uno scheletro di tipo polimetilene saturo. I gradi EPDM commerciali contengono tipicamente dal 45% al ​​75% di etilene e dal 2% all'8% di diene. Un contenuto di etilene più elevato migliora la resistenza allo stato verde e rende il composto più facile da trasformare in lastre e profili; un contenuto di diene più elevato fornisce più siti di reticolazione, che aumentano la durezza e il modulo riducendo leggermente la resistenza al calore. Queste variabili compositive spiegano perché due prodotti entrambi venduti come "EPDM" possono funzionare in modo molto diverso nella stessa applicazione.

Proprietà chiave della gomma EPDM

Cinque proprietà guidano la maggior parte delle decisioni di selezione dell'EPDM. Comprenderli aiuta a evitare l'errore comune di specificare il polimero giusto ma il composto sbagliato.

Resistenza agli agenti atmosferici e all'ozono

La struttura satura dell'EPDM è essenzialmente immune all'attacco dell'ozono. La gomma naturale e l'SBR possono sviluppare crepe dovute all'ozono entro poche settimane dall'esposizione all'esterno, mentre i composti EPDM resistono per anni alla luce solare diretta e alla pioggia senza fessurazioni superficiali. Questa singola proprietà è il motivo per cui l'EPDM domina le coperture e le sigillature esterne.

Resistenza al calore e al vapore

L'EPDM funziona in continuo tra 120°C e 130°C, con picchi intermittenti fino a 150°C a seconda del sistema di polimerizzazione. I composti vulcanizzati con perossido sono preferiti per il servizio ad alta temperatura perché formano legami incrociati carbonio-carbonio che sono più stabili dei legami polisolfuro derivanti dalla polimerizzazione con zolfo. L'EPDM resiste eccezionalmente bene anche al vapore e all'acqua calda, rendendolo la scelta standard per le guarnizioni delle caldaie, i tubi flessibili dei radiatori e le guarnizioni degli elettrodomestici.

Resistenza chimica e all'acqua

L'EPDM resiste all'acqua, agli acidi diluiti, agli alcali, ai chetoni, agli alcoli e ai fluidi esteri fosforici. Tuttavia, si gonfia notevolmente a contatto con oli di petrolio, oli minerali e solventi idrocarburici. Se un componente viene regolarmente a contatto con l'olio motore o il gasolio, l'EPDM è il materiale sbagliato: questo è l'errore di sostituzione più costoso commesso quando si seleziona la gomma.

Flessibilità alle basse temperature

L'EPDM adeguatamente formulato rimane flessibile fino a circa -45°C - -50°C, a seconda del contenuto di etilene e della selezione del plastificante. Copre la gamma necessaria praticamente per tutte le applicazioni esterne automobilistiche e industriali, anche se la gomma siliconica vince ancora in condizioni di freddo estremo oltre i -60°C.

Isolamento elettrico

Con una resistività di volume compresa tra 10 ¹⁵ e 10 ¹⁷ ohm·cm, EPDM è un isolante elettrico affidabile per l'isolamento di cavi a bassa e media tensione e componenti stampati.

Come si confronta l'EPDM con altre gomme

La tabella seguente riassume il comportamento dell'EPDM rispetto ad altre gomme comuni nelle proprietà che contano maggiormente durante la selezione del materiale.

La conclusione pratica è semplice: scegliere l'EPDM quando l'ambiente è umido, caldo o soleggiato e nessun fluido petrolifero entra in contatto con il materiale. Quando è richiesta la resistenza all'olio, la gomma nitrilica o un fluoroelastomero sono più adatti.

Principali applicazioni della gomma EPDM

Coperture e costruzioni

Le membrane per coperture in EPDM monostrato sono installate da più di 40 anni e rimangono un'opzione standard per i tetti commerciali a bassa pendenza. La stessa resistenza agli agenti atmosferici rende l'EPDM un materiale leader per i rivestimenti degli stagni, le guarnizioni dei serbatoi dell'acqua potabile, le guarnizioni delle finestre e le coperture dei giunti di dilatazione.

Componenti automobilistici

Le guarnizioni attorno alle portiere, ai coperchi del bagagliaio e ai tettucci apribili sono quasi sempre realizzate in schiuma EPDM o profili solidi. Anche i tubi flessibili del radiatore e del riscaldatore, le guarnizioni dell'impianto frenante e gli anelli di tenuta del cablaggio fanno affidamento sulla resistenza del materiale al calore, all'acqua e ai liquidi di raffreddamento automobilistici.

Isolamento cavi elettrici

I composti EPDM isolano i cavi di alimentazione a bassa tensione, i cavi di controllo e i cavi del motore. La resistenza all'ozono della gomma è particolarmente vantaggiosa nei cavi all'aperto, dove le crepe superficiali causate dall'ozono finirebbero per distruggere altri materiali.

Lastre e stuoie in gomma industriale

La lamiera EPDM calandrata è un prodotto industriale comune per guarnizioni, cuscinetti antivibranti, protezione per pavimenti e coperture di superfici esterne. Gli acquirenti scelgono la lastra EPDM quando necessitano di un materiale in gomma piatto che rimanga stabile su un tetto, sul pavimento di una fabbrica o su una piattaforma esterna senza degradarsi sotto la luce del sole, la pioggia o il freddo.

Foglio in gomma EPDM resistente agli agenti atmosferici per sigillatura e protezione Questa lastra EPDM resiste alla luce solare, alla pioggia e agli sbalzi di temperatura da -40°C a 150°C, rendendola una scelta duratura per guarnizioni esterne, tamponi per coperture e isolamento dalle vibrazioni in ambienti industriali esigenti. Visualizza il prodotto →

I tappetini in gomma antiscivolo realizzati in EPDM gestiscono la stessa esposizione e aggiungono un motivo superficiale resistente all'usura. Questi tappetini vengono comunemente installati agli ingressi delle officine, sui gradini dei camion, sulle rampe e nelle aree destinate al bestiame, dove la gomma deve rimanere flessibile e antiscivolo sotto il traffico pedonale continuo.

Tappetino in gomma a scacchi resistente con superficie antiscivolo Caratterizzato da un motivo a scacchi in rilievo, questo tappetino in gomma fornisce trazione affidabile e assorbimento degli urti per officine, gradini di camion e rampe, dove il traffico pedonale continuo e le condizioni umide o oleose richiedono resistenza allo scivolamento. Visualizza il prodotto →

Come vengono fabbricati i prodotti EPDM

La prestazione finale di un prodotto EPDM viene decisa nella fase di compoundazione. Polimero, nerofumo, plastificanti, agenti indurenti e acceleranti vengono pesati e miscelati in un miscelatore interno, quindi ulteriormente omogeneizzati su un mulino di miscelazione aperto. Una scarsa dispersione del nerofumo o degli agenti indurenti si manifesta successivamente come durezza incoerente, debole resistenza alla trazione o deformazione da compressione irregolare nella parte finita.

La formazione delle lastre avviene facendo passare la mescola attraverso una calandra in gomma a due o tre rulli per il controllo dello spessore, mentre profili e tubi vengono realizzati con estrusori a caldo o a freddo. Le parti stampate come guarnizioni e guarnizioni vengono polimerizzate in una pressa per stampaggio a compressione o ad iniezione, dove il calore e la pressione innescano la vulcanizzazione. La qualità costante dipende sia dalla ricetta che dalle condizioni delle apparecchiature di lavorazione; un guida pratica alle macchine per la lavorazione della gomma spiega le capacità e i limiti di ciascun tipo di macchina.

Per gli acquirenti, questo è importante perché lo stesso polimero EPDM può produrre prodotti finali molto diversi a seconda della miscelazione, formatura e polimerizzazione. Un foglio prodotto su una calandra con rulli usurati mostra variazioni di spessore lungo la sua larghezza, mentre una guarnizione stampata con un tempo di polimerizzazione insufficiente si rompe molto prima di quanto suggerirebbe il materiale stesso.

Considerazioni pratiche sull'acquisto dei prodotti EPDM

Quando valuti qualsiasi prodotto EPDM, richiedi le specifiche complete del composto e tieni a mente questi cinque parametri:

• Durezza (Shore A)
• Compressione impostata alla temperatura di esercizio
• Tolleranza sullo spessore
• Rinforzo, come l'inserimento di tessuto
• Sistema di cura, perossido o zolfo

Set di durezza e compressione

La durezza è solitamente la prima specifica elencata, con un tipico intervallo Shore A compreso tra 40 e 90 per i prodotti EPDM. Il valore corretto dipende dalla pressione di tenuta e da quanto movimento la parte deve assorbire. Per le guarnizioni statiche, la deformazione strutturale è ancora più importante della durezza. Richiedi dati di compression set misurati a 70°C o 100°C, non solo a temperatura ambiente, perché le condizioni di servizio reali sono quasi sempre più calde.

Spessore e tolleranze

Per lastre e materassini lo spessore nominale raramente è sufficiente. Chiedere informazioni sulla tolleranza dello spessore su tutta la larghezza del rotolo. Un foglio da 3 mm che misura 2,5 mm vicino ai bordi può creare spazi vuoti nelle applicazioni di sigillatura. La qualità dei fogli EPDM calandrati viene generalmente mantenuta a circa ±0,2 - ±0,3 mm e tale tolleranza deve essere confermata prima di effettuare un ordine di grandi dimensioni.

Rinforzo

Laddove la stabilità dimensionale e la resistenza alla trazione sono fondamentali, le lastre EPDM con inserimento di tessuto sono la scelta giusta. Uno strato di poliestere o nylon intrecciato impedisce al telo di allungarsi durante l'installazione e sotto carico meccanico. Per coperture e stuoie pesanti, il rinforzo in tessuto è spesso più importante del tipo di polimero stesso.

Sistema di polimerizzazione e additivi

L'EPDM vulcanizzato al perossido offre una migliore resistenza al calore e una deformazione fisica inferiore, mentre i composti vulcanizzati allo zolfo sono più facili da lavorare e generalmente forniscono una maggiore resistenza fisica a costi inferiori. Il tipo di nerofumo, la scelta del plastificante e il contenuto di olio di processo influiscono tutti sul prezzo e sulle prestazioni. Confronta le specifiche complete del composto, non solo il nome del prodotto, quando acquisti EPDM per un ambiente impegnativo.

Se stai progettando componenti in gomma per servizio esterno, umido o ad alta temperatura, vale la pena esaminare come i fogli EPDM, i tappetini antiscivolo e le apparecchiature di polimerizzazione si inseriscono nel resto della linea di produzione. Una panoramica più ampia di soluzioni di prodotti in gomma può aiutarti a coordinare la selezione dei materiali con i giusti processi di produzione.

Considerazioni finali

La gomma EPDM è il cavallo di battaglia affidabile della famiglia degli elastomeri. La sua resistenza agli agenti atmosferici, la tolleranza al calore, la resistenza all'acqua e l'isolamento elettrico non sono i migliori in nessuna singola categoria, ma la combinazione di tutti e quattro a un prezzo moderato è ciò che mantiene il materiale specificato per coperture, automobili, elettrodomestici e applicazioni industriali. La regola di scelta più importante è anche la più semplice: utilizzare l'EPDM solo dove sono assenti gli oli petroliferi. Quando tale condizione viene soddisfatta e quando la composizione e la lavorazione vengono eseguite correttamente, i prodotti EPDM normalmente durano più a lungo delle apparecchiature su cui sono montati.