Il silicone è uno degli elastomeri più stabili dal punto di vista termico in assoluto. Il silicone standard (VMQ) è resistente in modo continuativo da –50 °C a +200 °C e sopporta brevemente fino a +300 °C. Il silicone per alte temperature (HTV) raggiunge +250 °C in continuo e +350 °C per brevi periodi, mentre il silicone fenilico (PVMQ) arriva fino a –100 °C nel campo delle basse temperature. In questo modo il silicone copre un intervallo di temperatura che nessun altro elastomero riesce a raggiungere nemmeno lontanamente.
Intervalli di temperatura dei principali tipi di silicone
La panoramica seguente mostra le temperature di esercizio continuo e di picco dei principali tipi di silicone. Questi valori si riferiscono a componenti correttamente dimensionati senza ulteriori sollecitazioni chimiche estreme.
| Tipo di silicone | In continuo | Per breve tempo | Temperatura min. | Applicazione tipica |
|---|---|---|---|---|
| VMQ (silicone standard) | +200 °C | +300 °C / 15 min | –50 °C | Tubi, profili, guarnizioni |
| Silicone HTV (alta temperatura) | +250 °C | +350 °C / 30 min | –60 °C | Guarnizioni motore, forni industriali |
| PVMQ (silicone fenilico) | +200 °C | +250 °C | –100 °C | Aerospaziale, criotecnica |
| FVMQ (silicone fluorurato) | +200 °C | +250 °C | –55 °C | Contatto con carburante e olio |
| LSR (Liquid Silicone Rubber) | +200 °C | +250 °C | –50 °C | Medicale, alimentare, microparti |
| Silicone speciale (HCR + stabilizzatore termico) | +300 °C | +380 °C / breve | –50 °C | Protezione antincendio, canali aria calda |
Che cosa significa resistenza alla temperatura nel silicone?
La resistenza alla temperatura descrive l’intervallo entro il quale un elastomero siliconico mantiene le proprie proprietà meccaniche e chimiche. Due valori sono determinanti: la temperatura di esercizio continuo (sollecitazione continua per mesi o anni) e la temperatura di picco (sollecitazione di breve durata, da minuti a ore). Mentre i termoplastici come PE o PP perdono la loro forma già a 80 °C, il silicone mantiene la propria elasticità e funzione di tenuta fino a +200 °C o oltre.
L’elevata resistenza termica si basa sul legame Si-O-Si nella catena principale del polisilossano. Questo legame, con 450 kJ/mol, è nettamente più forte del legame C-C dei polimeri organici (350 kJ/mol). Per questo motivo il silicone è termicamente molto più stabile delle materie plastiche convenzionali e delle gomme tradizionali.
Sollecitazione termica di breve durata vs. continua
La distinzione tra temperatura continua e temperatura di breve durata è decisiva per il dimensionamento dei componenti. Un tubo in silicone di una macchina da caffè vede 95 °C come carico continuo: nessun problema per il VMQ. Una guarnizione del forno è esposta a 220 °C in esercizio continuo: qui è necessario un HTV.
La temperatura continua indica l’intervallo nel quale il silicone mantiene le proprie principali caratteristiche (resistenza alla lacerazione, deformazione residua a compressione, elasticità) per 1.000-10.000 ore. Al di sopra di questo limite si verifica un lento infragilimento ossidativo.
La temperatura di breve durata è il limite superiore per sollecitazioni temporanee, ad esempio sterilizzazione a vapore caldo, cicli di lavaggio a caldo o picchi di avviamento degli impianti. In questi casi la durata della sollecitazione è limitata a minuti o poche ore, prima che il materiale subisca danni permanenti.
Tipi di silicone e relativi intervalli di temperatura
Lindemann lavora diversi tipi di silicone a seconda del campo di impiego. La scelta influisce direttamente sulla temperatura massima e quindi sulla durata utile del componente nell’applicazione concreta.
VMQ – silicone standard per la maggior parte delle applicazioni
Il VMQ (silicone vinil-metilico) è il tipo di silicone più conveniente dal punto di vista economico. Con un intervallo di temperatura continua da –50 °C a +200 °C, il VMQ copre circa l’80 % di tutte le applicazioni industriali in silicone: tubi sanitari, macchine per l’industria alimentare, tubi farmaceutici, profili standard. Lindemann produce articoli in VMQ con durezze Shore da A 30 ad A 80.
Silicone HTV – per temperature continue oltre i 200 °C
HTV (High Temperature Vulcanizing) qui non indica il processo di lavorazione, bensì una formulazione appositamente stabilizzata al calore. Grazie all’aggiunta di pigmenti di ossido di ferro o di composti del cerio, la stabilità all’ossidazione viene aumentata in modo significativo: il silicone HTV resiste in continuo a +250 °C. Campi di impiego: guarnizioni del vano motore, guarnizioni per forni, forni industriali, tubi per aria calda.
PVMQ – silicone fenilico per le basse temperature
Il PVMQ contiene anche gruppi fenilici nella catena principale del polisilossano. Questi spostano il punto di transizione vetrosa da –120 °C (VMQ standard) a circa –135 °C. In questo modo il PVMQ rimane elastico fino a –100 °C nell’impiego pratico. Applicazione principale: aerospaziale, logistica a basse temperature, criotecnica.
FVMQ – silicone fluorurato per il contatto con olio e carburante
Il FVMQ combina la stabilità termica del silicone con la resistenza chimica dei fluoropolimeri. Da –55 °C a +200 °C, il FVMQ è resistente a oli minerali, benzina, diesel e a molti solventi: un campo in cui il VMQ standard fallisce. Impiego: tubazioni carburante per autoveicoli, guarnizioni idrauliche, membrane per pompe nell’industria chimica.
LSR – silicone liquido per pezzi stampati a iniezione complessi
L’LSR (Liquid Silicone Rubber) viene lavorato mediante stampaggio a iniezione bicomponente. Intervallo di temperatura: da –50 °C a +200 °C, con stabilizzatori termici speciali anche fino a +250 °C per brevi periodi. L’LSR consente la massima precisione dimensionale e tempi ciclo brevi: ideale per micro-componenti medicali, prodotti per l’infanzia, parti stampate per il settore alimentare e componenti multimateriale (LSR su termoplastico).
Confronto del silicone con altri elastomeri
Nel confronto diretto si vede perché il silicone è imbattibile nelle applicazioni ad alta temperatura. Mentre EPDM e NBR sono spesso la prima scelta per motivi di costo, entrambi i materiali falliscono a temperature continue superiori a 150 °C.
Che cosa succede al superamento dei limiti di temperatura?
Il silicone non fonde. È un elastomero reticolato e si comporta in modo fondamentalmente diverso dai termoplastici. Al superamento della temperatura continua si verifica dapprima un lento infragilimento ossidativo: il materiale diventa più duro, la resistenza alla lacerazione diminuisce. Il fenomeno diventa visibile dopo settimane o mesi.
Oltre i 350 °C inizia la decomposizione termica dei legami Si-O. I prodotti finali sono biossido di silicio (SiO₂), anidride carbonica e acqua, tutti non tossici. In caso di incendio il silicone lascia uno strato isolante di SiO₂ che protegge il materiale sottostante. Per questo motivo il silicone viene impiegato nelle applicazioni di protezione antincendio e nell’isolamento dei cavi di sistemi critici per la sicurezza.
Applicazioni dei prodotti in silicone resistenti al calore
Il silicone resistente al calore è richiesto ovunque gli altri elastomeri falliscano termicamente o chimicamente. Le applicazioni industriali tipiche comprendono:
- Forni e forni ad aria calda – guarnizioni per porte, profili per ventole, guarnizioni per oblò
- Farmaceutico e alimentare – tubi per riempimento a caldo, guarnizioni resistenti a CIP/SIP, tubi per sterilizzazione
- Automotive – guarnizioni del vano motore, tubi per turbocompressore, sospensioni per impianti di scarico
- Forni industriali e impianti di essiccazione – tubi per aria calda, guarnizioni per porte
- Protezione antincendio – passaggi cavi resistenti al fuoco, guarnizioni per serrande tagliafuoco
- Industria ferroviaria – profili resistenti al fuoco secondo EN 45545
- Industria dei semiconduttori – guarnizioni per camera bianca per camere di processo ad alta temperatura
A cosa prestare attenzione nella scelta del materiale?
La scelta corretta del materiale dipende da quattro fattori:
- Temperatura continua massima – la temperatura realmente presente in esercizio normale, non il valore di picco teorico
- Durata della sollecitazione – intermittente o continua. In caso di sollecitazione ciclica i picchi di temperatura sono meno critici
- Fluidi presenti – olio, acidi, vapore acqueo, alimenti. Questi modificano la temperatura massima ammessa e possono rendere necessario il passaggio a FVMQ o a compound speciali
- Economicità – l’HTV è circa il 30–50 % più costoso del VMQ. Per applicazioni di poco superiori a 200 °C il sovrainvestimento è di norma economicamente vantaggioso, perché la durata utile aumenta di un fattore da 3 a 5
La tabella seguente mette a confronto la resistenza alla temperatura continua dei principali elastomeri, come orientamento per la scelta del materiale.
| Elastomero | Temperatura continua | Note |
|---|---|---|
| Gomma naturale (NR) | max. +80 °C | non adatta alle alte temperature |
| NBR (gomma nitrilica) | max. +100 °C | buona con olio, debole al calore |
| EPDM | max. +150 °C | buona con acqua calda e vapore fino a 150 °C |
| Silicone VMQ | +200 °C | standard per guarnizioni ad alta temperatura |
| FKM (Viton) | +230 °C | resistente all’olio, più costoso |
| Silicone HTV | +250 °C | massima temperatura continua tra gli elastomeri standard |
| FFKM (perfluoroelastomero) | +260 °C | resistenza chimica estrema, costi elevati |
Il silicone standard (VMQ) è resistente al calore in modo continuativo da –50 °C a +200 °C e per brevi periodi fino a +300 °C. Il silicone per alte temperature (HTV) raggiunge +250 °C in continuo e +350 °C per breve tempo. Per questo il silicone è uno degli elastomeri più stabili dal punto di vista termico e supera nettamente EPDM (150 °C), NBR (100 °C) e gomma naturale (80 °C).
Sì, il silicone è tra gli elastomeri più resistenti al calore in assoluto. La temperatura di esercizio continuo è compresa tra +200 e +250 °C, per brevi periodi fino a +350 °C. L’elevata stabilità si basa sul legame Si-O-Si nella catena principale del polisilossano, che con 450 kJ/mol è nettamente più forte del legame C-C dei polimeri organici. Per applicazioni oltre i 250 °C si utilizzano compound HTV speciali.
No, il silicone non fonde. È un elastomero reticolato (rete polisilossanica) e si comporta in modo fondamentalmente diverso dai materiali termoplastici. A temperature molto elevate (da circa 350 °C) il silicone si decompone termicamente in biossido di silicio (SiO₂), anidride carbonica e acqua, senza fase liquida. In caso di incendio si forma uno strato protettivo di SiO₂.
La decomposizione termica del silicone inizia tra 350 e 400 °C. A questa temperatura si staccano i gruppi metilici laterali del polisilossano e successivamente la catena principale Si-O-Si si decompone formando biossido di silicio. Il processo non è tossico ed è minimamente esotermico. Compound speciali con stabilizzatori a base di cerio o ferro spostano la decomposizione di 30-50 °C verso l’alto.
No, nessun silicone standard resiste a 500 °C in modo continuativo. Anche i compound HTV altamente stabilizzati raggiungono al massimo 380 °C per brevi periodi. Per temperature superiori a 400 °C si utilizzano altri materiali: guarnizioni piatte in grafite, PTFE espanso o compositi in fibra di vetro. In caso di incendio breve (secondi-minuti) il silicone sopporta termicamente, grazie alla formazione dello strato di SiO₂, anche temperature decisamente più elevate per brevi periodi.
I compound HTV altamente stabilizzati con stabilizzatori termici a base di ossido di ferro o cerio raggiungono la più alta temperatura continua tra i siliconi standard: da +250 a +300 °C in continuo, fino a +380 °C per brevi periodi. Lindemann produce questi compound speciali per applicazioni estreme come porte di forni industriali, canali per aria calda ed elementi di protezione antincendio. Su richiesta viene effettuato un dimensionamento individuale secondo capitolato.
Il silicone standard rimane pienamente elastico fino a –50 °C. Il silicone fenilico (PVMQ) raggiunge –100 °C, alcuni compound speciali arrivano fino a –115 °C. Il silicone è quindi l’unico elastomero che copre l’intero campo dalla criotecnica (–100 °C) ai forni ad alta temperatura (+250 °C). Importante: la temperatura di transizione vetrosa del VMQ è intorno a –120 °C, al di sotto il materiale diventa fragile.
Classifica della resistenza alla temperatura continua: gomma naturale +80 °C, NBR +100 °C, EPDM +150 °C, silicone VMQ +200 °C, FKM (Viton) +230 °C, silicone HTV +250 °C, FFKM (perfluoroelastomero) +260 °C. Silicone HTV e FFKM sono allineati ai vertici, ma il FFKM costa circa dieci volte di più ed è rilevante soprattutto per la resistenza chimica estrema.
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