Chiedi a tre persone cos'è la gomma e otterrai tre risposte diverse: un albero nel sud-est asiatico, il pneumatico di un'auto e una linea su un disegno che dice 70 Shore A, nera. Tutti e tre sono corretti e il divario tra loro è il punto in cui iniziano la maggior parte delle argomentazioni sull’approvvigionamento.
Cos'è realmente la gomma
La gomma è un elastomero: una rete polimerica che si deforma sotto carico e ritorna indietro quasi completamente una volta rimosso il carico. Quel tratto recuperabile è la proprietà determinante. Colore, durezza e prezzo derivano tutti dalla chimica sottostante.
La gomma naturale è il cis-1,4-poliisoprene raccolto dall'Hevea brasiliensis. La gomma sintetica è polimerizzata da monomeri come butadiene, stirene, isoprene, cloroprene, etilene e propilene, con fluoro o silicio in qualità speciali. Entrambi i percorsi terminano nello stesso posto: un polimero grezzo con una viscosità Mooney e quasi nessuna forza utile finché non viene composto e polimerizzato.
dal 400 al 700%
Allungamento a rottura per composti tipici per uso generale
da 40 a 90
Shore Una fascia di durezza che copre la maggior parte delle guarnizioni, dei tappetini e dei pneumatici
da -40 a 120 C
Finestra di lavoro per i voti generali; i gradi speciali sono più ampi
Elastomero: un polimero che può essere allungato ripetutamente fino ad almeno il doppio della sua lunghezza di riposo a temperatura ambiente e ritorna a quella lunghezza quando la forza viene rilasciata. La gomma è il nome di tutti i giorni; l'elastomero è quello ingegneristico.
La conseguenza pratica è che la gomma è una famiglia, non un materiale. Due parti, entrambe descritte come gomma nera, possono differire di 60 punti di durezza, di 150 C di resistenza al calore e di un fattore quattro nel prezzo al chilogrammo.
Gomma naturale: dal lattice alla balla
La gomma naturale inizia come lattice, una sospensione lattiginosa composta per il 30-40% da idrocarburi di gomma prelevati dalla corteccia degli alberi maturi di Hevea. Il lattice viene coagulato con acido formico o acetico, pressato in fogli o mollica ed essiccato prima di essere imballato.
Il modo in cui viene eseguita la valutazione decide cosa riceverai effettivamente. I gradi di lamiera affumicata nervata mantengono un'elevata resistenza allo stato verde e appiccicosità, aspetti importanti per la costruzione manuale di pezzi di grandi dimensioni. I gradi di gomma tecnicamente specificati, come TSR 10 o TSR 20, vengono venduti rispetto ai limiti di sporco, ceneri, azoto e sostanze volatili e rispetto a una finestra di viscosità Mooney.
- La viscosità di Mooney e, cosa più importante, la diffusione da lotto a lotto attorno ad essa
- Contenuto di sporco e cenere, che disturbano entrambi la dispersione del nerofumo
- Materia volatile, che altera la precisione della pesatura su ingredienti di piccole dimensioni
- Indice di ritenzione della plasticità, un rapido indicatore della resistenza all'invecchiamento
La gomma naturale guadagna il suo posto grazie alla resistenza alla trazione, alla lacerazione, alla fatica e all'adesività. I suoi limiti sono altrettanto chiari: si gonfia negli oli e nei carburanti, si crepa sotto l’ozono e invecchia rapidamente al di sopra dei 90° C circa in servizio continuo.
Gomma sintetica: scegli prima la chimica
La gomma sintetica viene prodotta polimerizzando monomeri derivati dal petrolio e il punto centrale è questo controllo: è possibile specificare la resistenza all'olio, la resistenza all'ozono o una temperatura di servizio di 200 C che la gomma naturale non raggiungerà mai.
| Famiglia | Punto di forza principale | Gamma di servizi | Resistenza all'olio |
| SBR | Resistenza all'abrasione, costo | Da -50°C a 100°C | Povero |
| NBR | Resistenza a olio, carburante e grasso | Da -30°C a 120°C | Eccellente |
| EPDM | Ozono, agenti atmosferici, vapore e acqua | Da -50°C a 150°C | Povero |
| CR | Resistenza alla fiamma, invecchiamento atmosferico | Da -40°C a 120°C | Bene |
| FKM | Calore e sostanze chimiche aggressive | Da -20°C a 200°C | Eccellente |
| VMQ | Ampia banda di temperatura, inerzia | Da -60°C a 200°C | Giusto |
All'interno di una famiglia, il voto è un quadrante. Nell'NBR, il contenuto di acrilonitrile decide l'equilibrio: circa il 18% mantiene la flessibilità a basse temperature, mentre il 45% massimizza la resistenza all'olio a scapito delle prestazioni a freddo. Specificare la banda ACN, non solo la parola nitrile.
L'EPDM è un buon esempio di come la chimica si traduce in un articolo in stock. Lo stesso polimero che sigilla la portiera di un'auto viene fornito anche come foglio resistente alle intemperie per coperture, rivestimenti per stagni e tappetini industriali.
Foglio in gomma EPDM per sigillatura e protezione esterna Lastra in gomma resistente agli agenti atmosferici, all'ozono e all'invecchiamento, adatta per coperture, rivestimenti per stagni, guarnizioni e cuscinetti protettivi dove è prevista una lunga esposizione all'aperto. Visualizza il prodotto → Gomma naturale
- La più alta resistenza alla trazione e allo strappo delle famiglie generali
- Eccellente tack for building and lining work
- Debole contro olio, ozono e calore continuo superiore a 90 C
Gomma sintetica
- Proprietà ottimizzata in base alla scelta e al rapporto del monomero
- Fornitura costante e comportamento di cura più prevedibile
- Di solito più caro per chilogrammo, aderenza inferiore, forza verde più stretta
Rispettare innanzitutto l'ambiente, in secondo luogo il carico meccanico e in terzo luogo il prezzo. Invertire tale ordine è il modo in cui un sigillo economico diventa una costosa richiesta di garanzia diciotto mesi dopo.
Per un confronto a livello di dati delle prestazioni di olio, calore, agenti atmosferici e abrasione tra queste famiglie, questa suddivisione di proprietà della gomma sintetica è un utile punto di riferimento prima di fissare un composto.
La catena del processo: mescolare, modellare, curare
Ogni parte in gomma, da un O-ring da 2 mm alla copertura del nastro trasportatore da 15 mm, passa attraverso tre fasi: miscelare il composto, modellarlo, quindi polimerizzarlo. La maggior parte dei problemi di qualità vengono risolti nella prima fase e scoperti solo nella terza.
Miscelazione
Un miscelatore interno o un mulino aperto miscela polimero, nerofumo, olio di processo, attivatore e curativi. Tempi di ciclo da 2 a 4 minuti e temperature di scarico da 110 C a 160 C sono tipici, e la dispersione del nerofumo è il numero che prevede il resto.
Modellare
La calandratura produce lamiere da circa 0,2 mm in su con spessore contenuto entro una tolleranza; l'estrusione produce profili, tubi e sezioni di battistrada. Entrambi dipendono dal fatto che la viscosità del composto rimanga stabile da lotto a lotto.
Curare
Il calore e la pressione convertono il pezzo grezzo sagomato in una parte reticolata, sia in una pressa a piani, su un tamburo rotocure, o attraverso una linea di vulcanizzazione continua.
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Calandra in gomma a tre rulli per rivestimento lamiera Calandra controllata da PLC con rulli forati per il rivestimento continuo di fogli di gomma e la calandratura di fogli puri, dove contano spessore stabile e finitura superficiale. Visualizza il prodotto → Un composto che esce dal mixer a 145 C anziché 120 C ha già iniziato a bruciare. La registrazione dell'abbassamento della temperatura sul miscelatore costa molto meno di un lotto scartato di pezzi stampati.
Leggere le specifiche della gomma senza farsi ingannare
Una specifica della gomma ha senso solo quando la durezza, la resistenza alla trazione, l'allungamento, la deformazione strutturale e lo standard di prova compaiono insieme. Qualsiasi singolo numero può essere soddisfatto da un composto che fallisce nel servizio.
| Proprietà | Valore tipico | Cosa controlla | Trappola comune |
| Durezza | da 40 a 90 Shore A | Forza di tenuta e adattamento | Citato senza tolleranza; cinque punti di deriva cambiano visibilmente la rigidità |
| Resistenza alla trazione | Da 12 a 25 MPa | Resistenza allo strappo sotto carico | Venduto come durevole, ma dice poco sulla durata a fatica |
| Allungamento a rottura | dal 200 al 700% | Margine di flessibilità | Misurato su una parte nuova, mai su una vecchia |
| Insieme di compressione | Dal 15 al 35% dopo 22 ore a 70 C | Sigillatura dopo un lungo carico statico | Testato ad una temperatura più fredda dell'applicazione |
| Resistenza allo strappo | da 20 a 60 kN/m | Ridurre la resistenza alla crescita | Confronto tra diversi metodi di prova |
Richiedere la norma, lo spessore del provino e il tempo di condizionamento. Un valore di durezza senza questi tre dettagli è una dichiarazione di marketing, non una specifica.
I callout delle linee aiutano a colmare questa lacuna. Una designazione nello stile di ASTM D2000 o ISO 3302 unisce durezza, resistenza alla trazione e invecchiamento termico in un unico codice, quindi un fornitore non può tranquillamente sostituire una miscela 60 Shore A con l'NBR 70 Shore A approvato.
Abbinamento della gomma all'applicazione
Iniziamo con l'ambiente in cui vivrà la parte, poi il lavoro meccanico, poi il prezzo. Questo ordine impedisce il risultato più comune: un composto economico, facile da modellare e che fallisce all’ottavo mese.
- Temperatura, sia continua che di punta, compresi i cicli di pulizia
- Mezzi di contatto: olio, carburante, acqua, vapore, ozono, cibo, disinfettanti
- Servizio statico o dinamico e numero di cicli previsti nel corso della vita
- Carico e compressione, più l'insieme che può essere tollerato
- Limiti normativi: fiamma, contatto elettrico, alimentare, sostanze soggette a restrizioni
Le modalità di fallimento rimandano direttamente alla decisione composta. L'indurimento e la fessurazione fine di solito significano invecchiamento termico. Le screpolature superficiali su una parte esterna non sollecitata di solito significano ozono. Rigonfiamento, rammollimento e perdita di resistenza solitamente indicano che la resistenza dell'olio era sbagliata. Una guarnizione che rimane piatta dopo la rimozione del carico mostra deformazione da compressione, non un difetto di stampaggio.
Acquista l'ambiente, non il listino prezzi. Un composto selezionato in base al costo per chilogrammo verrà infine giudicato in base al costo annuo.
Laddove l'applicazione riguarda pavimenti, stuoie o rivestimenti in generale piuttosto che una sigillatura stampata, il composto solitamente arriva come foglio finito e la decisione di acquisto riguarda il disegno della superficie e lo spessore. Il gamma di prodotti in gomma mostra come questi gradi sono raggruppati per settore, il che rappresenta un punto di partenza più rapido rispetto al nome di un polimero.
Domande frequenti
La gomma è una plastica?
No. Le materie plastiche sono generalmente termoplastiche, quindi si ammorbidiscono e scorrono nuovamente quando riscaldate. La gomma viene reticolata durante la vulcanizzazione, quindi non si scioglie e non rifluisce; spinto abbastanza lontano invece si degrada. Gli elastomeri termoplastici si comportano come la gomma e si trasformano come la plastica, ma la gomma vulcanizzata ordinaria è una classe di materiale diversa.
Qual è la differenza tra gomma naturale e sintetica?
La gomma naturale proviene dal lattice Hevea e offre elevata resistenza alla trazione, resistenza allo strappo e aderenza, ma scarsa resistenza all'olio e all'ozono. La gomma sintetica è polimerizzata da monomeri e può essere progettata per resistere a olio, calore, ozono o sostanze chimiche, solitamente a un prezzo per chilogrammo più elevato e con una minore aderenza.
Quanto può essere dura la gomma?
La maggior parte dei composti industriali si trova tra 40 e 90 Shore A. Al di sotto di 40 Shore A il materiale si comporta come un gel morbido o una spugna; sopra 90 Shore A, il poliuretano o un tecnopolimero è solitamente la risposta migliore. L'ebanite, una gomma dura fortemente reticolata, viene misurata sulla scala Shore D.
Perché una parte in gomma si guasta prima della sua durata nominale?
Nella maggior parte dei casi il composto era accettabile ma l'ambiente era sottospecificato: uno spruzzo d'olio, un detergente, un angolo ricco di ozono della pianta o una temperatura continua più elevata di quella ipotizzata nella scheda tecnica. Confermare la reale temperatura di servizio e il mezzo di contatto, quindi ricontrollare la deformazione fissata alla compressione e la ritenzione a trazione dopo l'invecchiamento.
Stai ancora decidendo? Annotare la temperatura di servizio, i mezzi di contatto e il ciclo di vita previsto. Queste tre righe di solito restringono la selezione della gomma a due o tre composti candidati.
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