Essendo un materiale sigillante indispensabile nell'industria e nell'edilizia moderna, le prestazioni dei nastri sigillanti in gomma sono in gran parte determinate dalla loro composizione chimica. Le funzioni principali dei nastri sigillanti in gomma comprendono l'impermeabilizzazione, la protezione dalla polvere, l'isolamento acustico, lo smorzamento delle vibrazioni e la protezione dagli agenti atmosferici. Queste funzioni si basano sull'effetto sinergico della matrice di gomma e dei suoi additivi. Questo articolo esplorerà in dettaglio i principali componenti chimici dei nastri sigillanti in gomma e il loro impatto sulle proprietà dei materiali.
I. Matrice di gomma: il componente principale degli elastomeri
Il componente principale dei nastri sigillanti in gomma è la matrice di gomma, generalmente realizzata in gomma naturale (NR) o gomma sintetica. La gomma naturale, derivata dal lattice degli alberi della gomma, presenta un'eccellente elasticità e flessibilità, ma la sua resistenza all'invecchiamento e agli agenti chimici è relativamente debole. Pertanto, le gomme sintetiche sono più comuni in molte applicazioni industriali. Questi includono quanto segue:
1. Gomma nitrilica-butadiene (NBR): realizzata da un copolimero di butadiene e acrilonitrile, offre un'eccellente resistenza a oli e solventi ed è adatta per l'uso in ambienti altamente oleosi come vani motore automobilistici e apparecchiature industriali.
2. Monomero di etilene propilene diene (EPDM): costituito da un copolimero di etilene, propilene e una piccola quantità di dieni non-coniugati, offre un'eccezionale resistenza agli agenti atmosferici, all'ozono e al calore, il che lo rende ampiamente utilizzato nella costruzione di guarnizioni per porte e finestre e attrezzature per esterni.
3.Gomma siliconica (VMQ): con un legame silicio-ossigeno come struttura portante, offre un'eccellente resistenza alle alte-temperature (fino a 200 gradi e oltre) e alle basse-temperature (fino a -60 gradi), rendendolo adatto per applicazioni di tenuta in ambienti ad alta temperatura o climi estremi.
4.Gomma cloroprene (CR): con eccellente resistenza all'olio, resistenza all'invecchiamento e ritardante di fiamma, è comunemente utilizzata nelle strisce sigillanti per autoveicoli e nelle applicazioni protettive industriali.
La scelta di diverse basi in gomma influisce direttamente sulla durabilità, elasticità e idoneità ambientale del nastro sigillante, pertanto la formulazione deve essere ottimizzata in base all'applicazione specifica.
II. Sistema di vulcanizzazione: determina la struttura di reticolazione della gomma
Le proprietà fisiche dei nastri sigillanti in gomma sono in gran parte determinate dal loro sistema di vulcanizzazione, in particolare dal grado di reticolazione tra le catene molecolari della gomma. Gli agenti vulcanizzanti (come lo zolfo e i perossidi) lavorano insieme agli acceleratori (come i tiazoli e i tiurami) per formare una struttura di rete tridimensionale tra le molecole di gomma lineari, migliorando così la forza, l'elasticità e la resistenza al calore del materiale.
•Sistema di vulcanizzazione allo zolfo: tradizionale ed economico, adatto per la maggior parte delle gomme-per uso generico (come NR e SBR), ma con resistenza al calore relativamente bassa.
•Sistema di vulcanizzazione al perossido: adatto per EPDM, gomma siliconica, ecc., offre una maggiore resistenza al calore e all'invecchiamento, ma a un costo più elevato.
•Sistema di vulcanizzazione con ossido di metallo (come ossido di zinco + acido stearico): comunemente utilizzato nella gomma cloroprene per migliorarne la resistenza all'ozono e agli agenti atmosferici.
Il controllo del grado di vulcanizzazione influisce direttamente sulla durezza, sulla resilienza e sulla stabilità a lungo-termine della striscia di tenuta.
III. Riempitivi e materiali di rinforzo: miglioramento delle proprietà meccaniche e dei costi
Per ottimizzare le proprietà meccaniche delle strisce di tenuta in gomma e ridurre i costi, vengono comunemente aggiunti vari riempitivi, tra cui principalmente:
1. Nero carbone: il riempitivo rinforzante più comunemente utilizzato, migliora significativamente la robustezza, la resistenza all'usura e la resistenza allo strappo della gomma, influenzando anche il colore (ad esempio, nero carbonio di varie dimensioni delle particelle, come N330 e N550).
2.Silice: adatta per prodotti in gomma di colore chiaro-o trasparente, offre eccellenti proprietà rinforzanti ed è particolarmente utilizzata nella gomma siliconica.
3.Carbonato di calcio e talco: riempitivi a basso-costo utilizzati principalmente per migliorare le prestazioni di lavorazione, ma con un impatto limitato sulle proprietà meccaniche.
4.Fibre o fibre tagliate: come le fibre aramidiche e di carbonio, migliorano la resistenza allo strappo della gomma e alla resistenza alla compressione.
Il tipo e il dosaggio dei riempitivi devono essere adattati in base ai requisiti applicativi specifici della striscia sigillante per bilanciare prestazioni e costi.
IV. Plastificanti e ammorbidenti: migliorare la lavorabilità e la flessibilità
I plastificanti (come i plastificanti a base di petrolio-e gli ftalati) vengono utilizzati per abbassare la temperatura di transizione vetrosa della gomma, migliorandone la flessibilità e la fluidità di lavorazione. Tuttavia, alcuni plastificanti potrebbero migrare o volatilizzarsi, compromettendo le prestazioni di tenuta a lungo-termine. Pertanto, i plastificanti a bassa-migrazione o rispettosi dell'ambiente (come l'olio di soia epossidato) vengono spesso utilizzati in applicazioni con elevati requisiti ambientali (come il contatto con gli alimenti o le applicazioni mediche).
V. Antiossidanti e sistemi protettivi: prolungare la durata di servizio
Le strisce di tenuta in gomma sono soggette a invecchiamento a causa di fattori quali ossigeno, ozono e raggi UV in caso di utilizzo a lungo-termine. Pertanto, gli antiossidanti sono necessari per migliorarne la durata:
•Antiossidanti amminici (come 4010NA e RD): offrono un'eccellente resistenza all'ozono e all'invecchiamento ossidativo termico, ma possono influire sullo scolorimento della gomma.
•Antiossidanti fenolici (come 2,6-di-ter-butil-p-cresolo): offrono eccellenti proprietà antiossidanti e sono adatti per prodotti in gomma di colore chiaro o trasparenti.
•Cera protettiva (come cera microcristallina): forma una pellicola protettiva sulla superficie della gomma, rallentando la rottura dell'ozono.
Questi additivi funzionano in sinergia per garantire che le strisce sigillanti in gomma mantengano prestazioni di tenuta stabili anche dopo un'esposizione a lungo-termine ad ambienti difficili.
Conclusione
La composizione chimica dei nastri sigillanti in gomma è complessa e diversificata e le loro prestazioni sono determinate dalla matrice di gomma, dal sistema di vulcanizzazione, dai riempitivi, dai plastificanti e dagli antiossidanti. Selezionando e proporzionando razionalmente questi componenti chimici, l'elasticità, la resistenza agli agenti atmosferici, la resistenza all'olio e la resistenza meccanica della striscia sigillante possono essere ottimizzate per soddisfare i requisiti applicativi di vari settori industriali ed edili. In futuro, con il rafforzamento delle normative ambientali e lo sviluppo di nuovi materiali polimerici, la composizione chimica dei nastri sigillanti in gomma sarà ulteriormente ottimizzata verso prestazioni elevate, bassa tossicità e sostenibilità.
