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L’elastomero che negli ultimi anni ha mostrato il più elevato aumento dei consumi è la gomma siliconica. Sta trovando applicazioni innovative in settori sempre maggiori: questo grazie alle qualità uniche di questo materiale che andremo ad esplorare nel presente approfondimento.

L’elemento principale del silicone è il silicio (Si) che è il secondo più abbondante nella crosta terrestre dopo l’ossigeno.

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In natura il silicio è comunemente combinato con l’ossigeno (SiO₂). A temperature superiori a 1900°C viene ridotto a silicio metallico che fatto reagire con altri composti produce i siliconi, una classe di resine sintetiche con caratteristiche sia organiche che inorganiche. I siconi sono costituiti da una spina dorsale di silicio ed ossigeno noto come legame silossano – Si – O – Si – O – a cui sono attaccati alternativamente vari gruppi organici – (-SiR₂-O-)n-

Elastomeri  altamente funzionali , presentano caratteristiche organiche ed inorganiche; sono  i gruppi laterali del polimero che, variati e modulati nella struttura, conferiscono ai materiali una specifica combinazione di proprietà e dalla loro sostituzione, traggono il nome le varie sottoclassi di siliconi.

Nomi secondo ASTM D1418 e ISO1629:

MQ (polidimetil silossani)
VMQ (polivinilmetil silossani)
PVMQ (polifenilvinilmetil silossani)
FVMQ (polifulorovinilmetil silossani).

I legami silossanici (Si-O-Si) che formano che formano lo scheletro delle catene siliconiche sono altamente stabili e la loro energia di legame (433KJ•mol¯¹) è più alta dei legami Carbonio – Carbonio (348KJ•mol¯¹) e Carbonio – Ossigeno (358KJ•mol¯¹) che costituiscono la struttura delle gomme organiche ed è proprio per questo motivo che le gomme siliconiche possiedono maggiore stabilità chimica, termica ed ambientale. La struttura molecolare del silicone tende ad assumere una torsione elicoidale di 360° da cui deriva flessibilità ed elasticità anche a temperature molto basse. I gruppi metilici rivolti esternamente alle catene molecolari conferiscono al materiale le note caratteristiche di alto distacco ed idrofobicità e queste proprietà sono in gran parte indipendenti dalla temperatura. I polimeri siliconici HTV presentano due sestimeri reticolanti: Perossidico e platinico.

La reticolazione perossidica avviene per via radicalica attraverso la rottura di perossidi organici che vanno ad attaccarsi ai gruppi organici presenti nel polimero formando nuovi legami C – C secondo il seguente schema:

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Infine i polimeri siliconici radicalici ricombinandosi tra di loro formano il polimero reticolato.

La reticolazione catalizzata dai componenti platinici è un processo di poliaddizione molto simile a quello di polimerizzazione. Il catalizzatore platinico coordina i doppi legami vinilici delle catene laterali nel creare il legame con i gruppi Si-H presenti sulle catene poli-metilidro-dimetil-silossani.

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Si nota in questo schema chimico l’assenza di sottoprodotti; ciò si ripercuote favorevolmente nell’ambiente lavorativo data l’assenza di fumi di vulcanizzazione e sulle caratteristiche fisico-meccaniche dello stampato: miglior resistenza alla lacerazione, allungamento a rottura maggiore oltre ad una elevata trasparenza con assenza di ingiallimento.

Questa breve introduzione alla chimica dei siliconi, serve a capirne le caratteristiche peculiari che andremo ora a valutare.

Resistenza alle temperature

La temperatura operativa del silicone è compresa tra i -110°C e +320°C. Più precisamente la gomma siliconica può essere impiegata per migliaia di ore a 200°c senza cambiamento delle sue proprietà e materiali speciali appositamente formulati, possono resistere per tempi definiti a temperature fino a 320°C. Allo stesso modo, a basse temperature la condizione di infragilimento del silicone è inferiore ai -60°C, mentre siliconi fenilici (PVMQ) possono raggiungere temperature di utilizzo di -110°C.

Resistenze agli agenti atmosferici

Le proprietà dei siliconi non vengono influenzate dalle condizioni atmosferiche di calore estremo, gelo, umidità e aridità. Presenta inoltre una resistenza eccezionale ai raggi UV ed all’ozono. Un esempio classico è la resisenza all’ozono prodotto dai motori elettrici che deteriora invece la gran parte delle gomme organiche.

Resistenza ad acqua e vapore

Il silicone può essere immerso in acqua da 0 a 100°C per lunghissimi periodi senza nessun decadimento delle proprietà fisiche e meccaniche. La bassa densità di reticolazione invece lo rende permeabile alla maggior parte dei gas; il silicone può sopportare il vapore per brevi periodi ed a temperature non superiori ai 120°C poichè a tali condizioni iniziano a rompersi per idrolisi i legami Si-O con un netto decadimento delle proprietà fisco-meccaniche.  Polimeri speciali ad alta tenuta termica presentano performance migliorata in queste condizioni. Per i motivi citati, il silicone non è ad esempio ideale per applicazioni che prevedono decompressioni rapide.

Resistenza ad oli e solventi

Pur avendo una media resistenza agli oli a temperatura ambiente il silicone non raggiunge le performance dell’NBR. Quando però la temperatura di utilizzo sale oltre i 100°C le gomme organiche iniziano a perdere le loro proprietà, mentre i siliconi le mantengono costanti. Anche in questo caso esistono tipologie di polimeri siliconici migliorate in tal senso raccomandate per manufatti che vengono a contatto con oli minerali.

La natura apolare dei siliconi permette un ottima resistenza a tutti i solventi polari, alle basi ed acidi diluti. Tendono invece a rigonfiare a contatto con idrocarburi tanto più basso è il peso molecolare del solvente; questo fenomeno è totalmente reversibile perchè i siliconi non subiscono dissoluzioni. A contatto con oli, carburanti ed agenti chimici condizioni di utilizzo in cui tradizionali siliconi subirebbero marcati decadimenti, il fluorosilicone (FVMQ) ha prestazioni eccezionali da -70 a +230°C. Il fluoro silicone è il top di gamma dei prodotti siliconici con costi 10 volte superiore al normale silicone; per questo motivo si usa in campi dove sono richieste resistenze chimiche e proprietà fisiche in un ampio range di temperature.

Proprietà di conduttività termica

Il silicone essendo un materiale isolante non ha una buona conduttività termica che a 25°C è di 0,2W m¯¹K¯¹.
Speciali cariche possono essere incorporate alla matrice siliconica fino a raggiungere valori di conducibilità termica di 2,3W m¯¹K¯¹.

Proprietà elettriche

La gomma siliconica è un materiale isolante ideale (1TΩ•m-100TΩ•m) mantenendo inalterate queste sue proprietà nell’intervallo di temperature di utilizzo. Il silicone è quindi ampiamento impiegato come isolante sia nelle coperture di cavi elettrici come in sistemi ad alto voltaggio, sostituendo le resine epossidiche nella produzione di isolanti per alta tensione (resistenza arco elettrico metodo ASTM superiore 180″) considerando inoltre migliore resistenza alla fiamma, opacità e tossicità dei fumi.

Introducendo quantità variabili di nero conduttivo si posso ottenere siliconi conduttivi con resistività variabile da 0,01 a 10Ω•m, mantenendo integre le proprietà meccaniche delle gomme siliconiche. Questi materiali vengono ad esempio utilizzati per i punti di contatto delle testiere, per la schermatura dei cavi ad alta tensione e per lo stampaggio di elettrodi per elettrostimolatori.

Resistenza alla fiamma

I materiali resistenti al fuoco vengono classificati tramite prove di propagazione della fiamma e di tossicità ed opacità dei fumi. la gomma siliconica non prende fuoco facilmente ma innescata la fiamma essa contiuerà a propagarsi senza rilasciare però sostante asfissianti e fumi tossici. é per altro possibile renderla autoestinguente con l’aggiunta di piccole quantità di idrossidi metallici; si possono in questo modo ottenere mescole conformi alle normative UL94 V0 o NF F16-101 L2 F1.

Attacco silicone-metallo / silicone-plastici

Adeguatamente formulata la gomma siliconica viene utilizzata nella produzione di articoli co-stampati in accoppiamento con metalli, plastiche ed altri elastomeri che debbono essere preventivamente preparati e trattati con un primer di adesione specifico.

Inerzia fisiologica

Grazie alla sua inalterabilità ed alla sua inerzia fisiologica il silicone è adatto al contatto diretto con alimenti, alla pelle, ai medicinali ed all’acqua potabile rispondendo alle principali normative in materia (FDA 177.2600, BFR BGVV, NSF, WRAS, WRC, KTV, DM2103/73 e direttiva C.E. 2002/72). E’ inoltre adatto ad essere utilizzato in ambienti controllati non favorendo lo sviluppo microbiologico. La qualità medica è prodotta con speciali accorgimenti che garantiscono purezza tale da poter creare cateteri, protesi, componenti di macchine ed altri dispositivi medici rispondenti alle norme  USPal.VI ed ISO10993-1.

Proprietà estetiche

Nel campo degli elastomeri, il silicone è senza dubbio il materiale che più si addice alla produzione di articoli di designer con valore estetico rilevante. La sua elevata trasparenza rende il silicone colorabile in un infinita gamma di tonalità compresi quelli fluorescenti, fosforescenti e, metallizzati, perlescenti, iridescenti, e termosensibili. La sua duttilità lo rende idoneo allo stampaggio di articoli con sagome complesse, le qualità tattili, la mancanza di efflorescenze, l’inalterabilità estetica permette di produrre articoli armonicamente appaganti e stabili nel tempo.

Aspetto ecologico

Per ultimo ma di grande importanza è l’impatto ambientale che deriva dal utilizzo del silicone.

Uno studio, istruito da un organismo indipendente ha dimostrato che l’impiego del silicone in beni di uso comune in sostituzione dei medesimi ricavate da fonti organiche consente una maggiore efficienza nel consumo di energia e materie prime, con un bilancio positivo nella diffusione di CO₂ con enormi benefici sulle emissione di gas serra nel mondo.

Per maggiori informazioni vi invitiamo a leggere lo studio condotto, visitando (www.siliconescarbonbalance.com)

Conclusioni

La gomma siliconica è quindi un materiale straordinario igienicamente sicuro per essere utilizzato per le tettarelle dei biberon e talmente resistente da sopportare le sollecitazioni del motore di uno shuttle.

La sua straordinaria combinazione delle sue proprietà chimiche e meccaniche ne fanno un polimero altamente versatile utilizzabile  in ogni settore merceoligico.

Applicando conoscenze scientifiche e capacità tecniche la nostra azienda è in grado di produrre articoli in silicone funzionalmente ed esteticamente perfetti. L’esperienza dello stampaggio in silicone ci ha permesso di fornire ai nostri clienti una soluzione affidabile e duratura alle loro esigenze tale da essere considerati partner primario per le applicazioni funzionali in diversificati ambiti. Nel corso della nostra attività abbiamo creato centinaia di diversi articoli a disegno stampati in silicone quali:

Guarnizioni piane e sagomate per illuminazione,
Articoli designer per illuminotecnica,
Ventose con o senza inserti INOX
Soffietti con o senza inserti INOX
Placche per elettrostimolatori
Isolatori
Membrane con o senza inserto
Supporti antivibranti
Accessori per abbigliamento
Accessori per la nautica
Guarnizioni per forni cottura
Guarnizioni ed accessori per pentole
Guarnizioni ed accessori per piani cottura
Sottopentole
Tappetini  sterilizzazione ferri chirurgici
Accessori per attrezzature odontotecniche
Accessori per occhialeria
Accessori per giocoleria
Accessori per fitness
Sfere
Valvole
Giocattoli
Tappi
Copri tastiere
Copri interrutori

Tutti prodotti realizzati in conformità al capitolato prescritto dal cliente con compounds specifici, colorati e ricettati in funzione dell’articolo stampato.