Guarnizione in gomma spugnosa di silicone: profili per alloggiamenti e porte
Una guarnizione in gomma spugna di schiuma siliconica è la scelta corretta quando sono richieste temperature superiori a 120 °C, contatto alimentare o basse forze di chiusura con ridotto compression set. Per applicazioni a temperatura ambiente senza requisiti particolari sono spesso sufficienti profili in gomma cellulare EPDM o CR. I requisiti cambiano quando una porta macchina viene pulita regolarmente a caldo, un quadro elettrico è installato all’aperto o un coperchio deve rimanere a tenuta per anni con una bassa forza di compressione. Questo articolo confronta i materiali, spiega la differenza tra schiuma a celle chiuse e a celle aperte e mostra quali valori caratteristici devono essere inseriti nel disegno quando si specifica una guarnizione in gomma spugna.
Schiuma siliconica, EPDM o CR: scelta in base alle condizioni d’impiego
La gomma spugna è un elastomero che viene espanso durante la vulcanizzazione mediante agenti espandenti. Di norma ha una struttura a celle miste, quindi contiene celle aperte e chiuse, e come profilo estruso presenta una pelle esterna compatta. La gomma cellulare, invece, è prevalentemente a celle chiuse. Nell’uso comune i due termini vengono spesso confusi, ma per la specifica conta la struttura cellulare effettiva. La gomma spugna EPDM è tipicamente progettata per temperature continue fino a circa 120 °C, i tipi reticolati a perossido fino a circa 150 °C. Il materiale è resistente a ozono, agenti atmosferici e acqua, ma rigonfia in oli minerali e grassi. La gomma spugna CR in cloroprene si colloca tipicamente intorno a 100 °C di temperatura continua. È moderatamente resistente agli oli e in molti compound è formulata come ritardante di fiamma.
La schiuma siliconica copre, a seconda del compound, un intervallo da circa -60 °C a +200 °C, mentre singoli tipi tollerano temperature più elevate per brevi periodi. Rimane flessibile al freddo ed è resistente all’ozono e ai raggi UV. Esistono formulazioni per il contatto alimentare. Il silicone ha limiti in presenza di oli minerali, carburanti e sollecitazione prolungata da vapore caldo. Quando l’olio è la principale sostanza di contatto, CR o un materiale speciale resistente all’olio rimane la soluzione migliore.
A celle chiuse o a celle aperte
Nella schiuma a celle chiuse le singole celle sono separate tra loro. Il materiale assorbe poca acqua e, in stato compresso, sigilla contro polvere e spruzzi d’acqua. I profili estrusi in gomma spugna hanno inoltre una pelle esterna chiusa, che riduce ulteriormente la penetrazione dell’acqua. Nei tagli da lastre, invece, le celle risultano aperte sui bordi di taglio. Questo deve essere considerato nelle applicazioni con acqua stagnante.
La schiuma siliconica a celle aperte ha pori interconnessi. È molto morbida e può essere compressa con poca forza. È adatta per smorzamento, compensazione delle tolleranze e funzioni di pressione. Come guarnizione contro l’acqua è idonea solo in misura limitata, perché assorbe liquidi. Per applicazioni interne asciutte, per esempio come protezione antipolvere su coperchi di apparecchiature, è un’opzione con forza di chiusura particolarmente bassa.
Densità apparente e forza di chiusura
La densità apparente della schiuma siliconica, a seconda del compound e del processo, è tipicamente compresa tra circa 0,2 e 0,6 g/cm³. Il silicone compatto, invece, si colloca tipicamente intorno a 1,1 fino a 1,3 g/cm³. Con la diminuzione della densità apparente diminuisce la durezza a compressione, cioè la forza necessaria per una deformazione definita. Di solito viene indicata in kPa al 25 % o al 40 % di compressione. Per i progettisti è il parametro decisivo quando cerniere, chiusure o bloccaggi magnetici possono applicare solo forze limitate.
Le guarnizioni in gomma spugna a celle chiuse vengono tipicamente compresse del 25 fino al 50 % della loro altezza. Se la compressione è troppo bassa, la guarnizione perde tenuta non appena varia la luce di montaggio. Una compressione eccessiva aumenta il compression set e può distruggere permanentemente le celle. Nel disegno dovrebbero quindi essere indicati insieme la sezione del profilo, la densità apparente o la durezza a compressione, la compressione nominale e la tolleranza della fessura di tenuta. Se la forza di chiusura richiesta non è raggiungibile nemmeno con la schiuma, i profili a camera cava in silicone compatto offrono un’alternativa. In questo caso la cedevolezza è determinata dalla geometria, non dalla struttura cellulare.
Compression set e intervallo di temperatura
Il compression set indica quale quota di una deformazione rimane permanente dopo il rilascio del carico. Per i materiali cellulari viene spesso testato in riferimento a ISO 1856, per esempio con compressione del 50 % per 22 ore a temperatura elevata. Al di sopra di circa 100 °C, la schiuma siliconica mostra, a seconda del compound, un compression set nettamente inferiore rispetto alla gomma spugna EPDM o CR. Un post-curing dopo la vulcanizzazione riduce ulteriormente il valore e diminuisce i componenti volatili.
Per la specifica, il compression set alla temperatura d’impiego è più significativo di un valore a 23 °C. Anche il lato freddo è importante: EPDM e CR diventano più rigidi a basse temperature. Una guarnizione porta in ambiente esterno recupera quindi peggio la propria forma. La schiuma siliconica rimane flessibile, a seconda del compound, fino a circa -60 °C.
Dotazione autoadesiva e montaggio
Il silicone ha tipicamente una bassa energia superficiale. Gli adesivi aderiscono quindi solo se il lato in schiuma è pretrattato o se viene utilizzato un nastro adesivo a base di adesivo siliconico. Gli adesivi acrilici sono tipicamente adatti per temperature continue fino a circa 100 fino a 120 °C e aderiscono bene su metallo e superfici verniciate. Gli adesivi siliconici resistono, a seconda del prodotto, a temperature continue fino a circa 200 °C e aderiscono anche su supporti rivestiti in silicone.
La superficie di incollaggio deve essere pulita e priva di grasso. Molti nastri adesivi raggiungono la resistenza finale solo dopo 24 fino a 72 ore e non dovrebbero essere applicati sotto circa +10 °C. Sono determinanti le indicazioni del produttore del nastro adesivo. L’incollaggio serve soprattutto al posizionamento. Su porte in cui l’inserimento laterale sollecita la guarnizione a taglio, una scanalatura o un profilo di serraggio sono spesso più sicuri. Anche scanalatura e incollaggio possono essere combinati.
Applicazioni nella costruzione di quadri elettrici, nella tecnologia alimentare e nella tecnica dei veicoli
Nella costruzione di quadri elettrici, le guarnizioni in gomma spugna a celle chiuse contribuiscono al grado di protezione secondo DIN EN 60529, per esempio IP54 o IP65. Il grado di protezione viene sempre verificato per l’intero involucro. Per gli involucri esterni, la resistenza ai raggi UV e all’ozono depone a favore del silicone. Nella tecnologia alimentare vengono impiegati compound conformi alla raccomandazione BfR XV o che soddisfano i requisiti di FDA 21 CFR 177.2600 per articoli in gomma ad uso ripetuto. Una pelle esterna liscia e chiusa assorbe meno umidità e detergenti rispetto alle superfici di taglio aperte.
Nella tecnica dei veicoli, le guarnizioni in schiuma siliconica vengono utilizzate su alloggiamenti batteria, sportelli e aperture di servizio. Per i veicoli ferroviari si applicano requisiti di protezione antincendio secondo EN 45545-2, per i quali esistono compound speciali in schiuma siliconica. Una panoramica di lastre, corde e profili è disponibile nella pagina dedicata alla schiuma siliconica. Il posizionamento della gomma spugna rispetto a O-ring, guarnizioni piane e guarnizioni sagomate è descritto nell’articolo sulle guarnizioni siliconiche nell’industria.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra gomma spugna e gommapiuma?
La gomma spugna è di norma a celle miste e, come profilo estruso, ha una pelle esterna compatta che sigilla contro acqua e polvere. La gomma cellulare è prevalentemente a celle chiuse e assorbe poca acqua anche sui bordi di taglio. La gommapiuma è generalmente a celle aperte e molto morbida. Assorbe liquidi e viene utilizzata soprattutto per smorzamento e imbottitura.
Quanto dovrebbe essere compressa una guarnizione in gomma spugna?
Le guarnizioni in gomma spugna a celle chiuse vengono tipicamente compresse del 25 fino al 50 % della loro altezza. Il valore concreto dipende da densità apparente, sezione del profilo, tolleranza della fessura e temperatura d’impiego. Una compressione permanente oltre l’intervallo raccomandato aumenta il compression set.
Una guarnizione in gomma spugna siliconica è adatta al contatto alimentare?
Dipende dal compound. Per il contatto alimentare vengono impiegate schiume siliconiche conformi alla raccomandazione BfR XV o che soddisfano i requisiti di FDA 21 CFR 177.2600. L’idoneità viene confermata per la formulazione specifica, non genericamente per il silicone.
Quale adesivo è adatto per profili autoadesivi in gomma spugna siliconica?
Gli adesivi acrilici sono tipicamente adatti fino a circa 100 fino a 120 °C di temperatura continua e aderiscono bene su metallo e vernice. Per temperature più elevate o supporti contenenti silicone si utilizzano adesivi siliconici. Gli adesivi siliconici sensibili alla pressione idonei aderiscono alla schiuma siliconica senza pretrattamento attivante, mentre con gli adesivi acrilici esso può essere necessario a seconda del sistema. Le superfici di incollaggio devono in ogni caso essere pulite e prive di grasso.