Elastomeri

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Elastomero ?una parola fantastica, tutto ci?che significa in realt??"gomma".

Le gomme naturali (poliisoprene), secondo la normativa UNI 7703, si ottengono coagulando il lattice ricavato da piante tropicali (in particolare Hevea Brasiliensis) e raccolte tramite incisione del tronco della pianta.
Le gomme sintetiche vengono prodotte a partire da semplici idrocarburi.

Ci?che rende speciali gli elastomeri ?il fatto che rimbalzano, o per essere pi?precisi possono essere allungati o schiacciati notevolmente per poter poi tornare rapidamente alla lunghezza iniziale (elasticit?. Questo perch?le molecole in un pezzo di gomma, qualsiasi tipo di gomma, non sono ordinate ma si aggrovigliano una con l'altra in una massa disordinata. Quando si allunga un pezzo di gomma tutto viene rimescolato: le molecole sono obbligate ad allinearsi nella direzione in cui cheap anaheim ducks jerseys viene tirata la gomma e cos?facendo diventano pi?ordinate. Se le si allunga a sufficienza le catene si allineeranno per cristallizzarsi.

catena polimerica disordinata
catena polimerica ordinata

Ma le molecole della gomma amano il loro stato di riposo, amano essere disordinate, quando si rilascia il pezzo di gomma precedentemente allungato le molecole quindi tornano rapidamente al loro stato di disordine e si riaggrovigliano tornando ad uno stato di entropia, alla sua forma originale.

Naturalmente non tutti i polimeri amorfi sono elastomeri, alcuni sono termoplastici. Il fatto che un polimero amorfo sia un termoplastico o un elastomero dipende dalla sua temperatura di transizione vetrosa, o T_g: ?la temperatura oltre la quale un polimero diventa morbido e pieghevole e al di sotto della quale diventa rigido e vetroso. Se un polimero amorfo ha una T_g inferiore alla temperatura ambiente quel polimero sar?un elastomero, poich??morbido e gommoso a temperatura ambiente. Se un polimero amorfo ha una T_gsuperiore alla temperatura ambiente, sar?un termoplastico, poich??rigido e vetroso a temperatura ambiente. Si pu?dire in pratica che per quanto riguarda i polimeri amorfi, gli elastomeri hanno una T_gbassa ed i termoplastici hanno una T_galta (attenzione per? questo funziona solo per i polimeri amorfi, e non per i polimeri cristallini).

Vulcanizzazione:

Tanto tempo fa l'unica gomma a disposizione era il lattice naturale, il poliisoprene. Preso direttamente dall'albero, il lattice di gomma naturale non ?molto utile, si scioglie e diventa appiccicaticcio quando viene scaldato e diventa rigido e fragile quando viene raffreddato.

Nel 1839 nel Massachusetts Charles Goodyear, un pensatore e inventore con poco successo fino a quel momento, cercava di rendere pi?utile la gomma: si accorse che versando un p?di zolfo nel lattice di gomma riscaldato in un pentolino otteneva una miscela che non si scioglieva e non si appiccicava quando veniva riscaldata e non diventava fragile quando la lasciava all'aperto tutta la notte durante il freddo inverno. Chiam? la nuova gomma, gomma vulcanizzata.

Lo zolfo ha formato dei ponti (reticolazioni) che legano tutte insieme le catene polimeriche della gomma (vedi figura). I ponti formati da piccole catene di atomi di zolfo legano una catena di poliisoprene ad un'altra fino a quando tutte le catene sono unite in una supermolecola gigante, un oggetto fatto con gomma reticolata ?in effetti formato da un'unica molecola.

Questo particolare processo di reticolazione della gomma si chiama "vulcanizzazione", in onore al Dio greco del fuoco.

Queste reticolazioni legano insieme tutte le molecole del polimero, cos?anche quando la gomma diventa bollente non possono scorrerere una sull'altra o una intorno all'altra: ?il motivo per cui non fonde. Inoltre poich?tutte le molecole del polimero sono legate insieme, non si possono staccare facilmente una dall'altra: ?il motivo per cui non diventa fragile quando si raffredda.

Le reticolazioni rendono gli elastomeri pi?resistenti, ma il rovescio della medaglia ?che poich?i materiali reticolati non si fondono ? molto difficile riciclarli. Per ovviare a questo problema si possono creare legami incrociati che si possano invertire o disfare, una famiglia di materiali che utilizza reticolazioni reversibili sono gli elastomeri termoplastici.

Charles Goodyear non ? mai diventato ricco per la sua invenzione, trascorse la sua vita in azioni legali per violazioni di brevetto. Quando mor? la sua societ? Goodyear, divent?quel gigante di successo che tutti conosciamo.

Gli elastomeri oggi e la loro classificazione:

Nell'industria della gomma per classificare i vari elastomeri si fa riferimento alla norma ISO 1629 (derivata dalla precedente ASTM D 1418-79). Il gruppo di appartenenza del polimero ?indicato dall'ultima lettera del suo codice identificativo, la rimanente parte del codice definisce univocamente l'elastomero e fornisce alcune informazioni specifiche. Gli elastomeri del gruppo "M" contengono catene polimeriche sature di polietilene, quelli del gruppo "O" contengono atomi di ossigeno, quelli del gruppo "Q" contengono atomi di ossigeno e silicio, quelli del gruppo "R" contengono carbonio insaturo, quelli del gruppo "U" contengono carbonio, ossigeno e azoto.

ASTM D 1418-79	DIN/ISO 1629	Altre denominazioni
ACM	ACM	Gomma Poliacrilica, Poliacrilato, Copolimero acrilato di etile
AEM, EACM		Gomma Etilenacrilica, Etilene Acrilato
CM		Cloropolitene, Polietilene clorurato
CSM	CSM	Polietilene clorosolfonato, clorosulfonilpolietilene
EPDM	EPDM	Gomma Etilene-propilene-diene, Terpolimero EP
EPM	EPDM	Gomma Etilene-propilene, Copolimero EP
EVA		Copolimero etilene vinilacetato
EVM		Gomma etilene-vinil-acetato, acetato di vinile
FEPM	FEPM	TFE/P, Gomma Copolimero Tetrafluoretilene Propilene
FEPM	FEPM	TFE/P/VDF, Terpolimero tetrafluoroetilene-propilene-vinildenfluoruro,
FFKM	FFPM	Gomma perfluorocarbonica, Perfluoro elastomero, Tetrafluoroetilene-Perfluoroviniletere
FKM	FPM	Gomma fluorurata, Gomma fluorocarbonica, Esafluoropropilene-Vinildenfluoruro-Tetrafluoroviniletere
TPE		Elastomero termoplastico

Denominazioni commerciali gruppo M: Cyanacryl, Hycar, Elaprim AR, Vamac, Hypalon, Bayer C-M, Buna-AP, Keltan, Dutral, Nordel, Vistalon, Royalene, Epcar, Piracritten, Aflas, Fluoraz, Isolast, Kalrez, Parofluour, Zalak, Tecnoflon PFR, Chemraz, Spectrum, Kaflon, Viton, Tecnoflon, Flourel, EPR, Santoprene

Denominazioni commerciali gruppo O:

Denominazioni commerciali gruppo Q: Silopren, Silastic, SE Bensil, Rhodosil,

Denominazioni commerciali gruppo R: Buna-CB, Budene, Ameripol CB, CIS-4, Diene, Taktene, Esso Butyl, Neoprene, Bayprene, Butaclor, Petro-Tex, Denka, Therban, Polysar Butyl, Enjay Butyl, Petro-Tex Butyl, Bucar, Exxon Butyl, Buna-N, Perbunan, Hycar, Krynac, Elaprim, JSR-N, Europrene, Linatex, Buna-P, Buna Hüls, Buna-S, Phioflex, Phiolite, Goodrich, Firestore

Denominazioni commerciali gruppo U: Vulkollan, Baytec, Desmoflex, Desmopan, Urepan, Estane, Pellethane, Adiprene, Elastollan, Diprane, Urethane, Ureflex, Hyperlast, Adipol, Disorgin, Eladur, Eladur NG, Imuthane, Tecnopol

Gli elastomeri si possono inoltre suddividere a seconda delle loro prestazioni:

Formulazione e preparazione degli elastomeri:

Le gomme sintetiche vengono preparate partendo da sostanze a basso peso molecolare dette monomeri, per formare, tramite reazioni chimiche, sostanze di peso molecolare elevato dette polimeri, questi sono immaginabili come catene di monomeri collegati tra loro da legami chimici

Le propriet?elastiche di una gomma sintetica vengono ottenute mediante l’inserimento di additivi e mediante il successivo riscaldamento (vulcanizzazione). Alla base elastomerica (polimero non vulcanizzato) si aggiungono altri ingredienti per la produzione di compound. Il primo passo per la produzione di un compound consiste nell’ammorbidire la base attraverso il passaggio in un mescolatore, onde facilitare la successiva addizione di ingredienti specifici nel mescolatore stesso. Questi ingredienti sono: cariche, plasticizzanti, antidegradanti, vulcanizzanti.

La lavorazione inizia mescolando i materiali, dopo il mescolamento il compound deve essere preformato in modo da poter essere maneggiato in modo adeguato per alimentare le macchine che dovranno trasformarlo definitivamente in manufatto. A tale scopo vengono impiegati calandre o estrusori. A questo punto il compound pu?essere trasformato utilizzando la tecnologia conveniente allo scopo, stampaggio in pressa o estrusione, e subire il processo di vulcanizzazione, detto curing, in grado di reticolare le macromolecole e garantire al manufatto le necessarie propriet?fisiche, chimiche e meccaniche.
Come precedentemente anticipato, tutti gli elastomeri sono costituiti da combinazioni di ingredienti. La base elastomerica fornisce al compound le caratteristiche principali, come ad esempio la resistenza ad oli e all’ozono, la flessibilit?a bassa temperatura e cos?via, ma anche gli altri ingredienti come i plasticizzanti, le cariche o gli antidegradanti contribuiscono alla definizione del comportamento del compound e, di conseguenza, risulta chiaro che ?sviluppabile un numero pressoch?infinito di compounds aventi caratteristiche diverse e che quindi esiste la possibilit?di produrre mescole per impieghi specifici.

Conservazione dei prodotti in gomma vulcanizzata:
Gli elastomeri sono suscettibili di variazione nelle loro caratteristiche fisiche durante lo stoccaggio e possono divenire inservibili a causa di indurimento, screpolature o di altro deterioramento. Tutto ci??dovuto a combinazioni di fattori che devono essere minimizzati adottando idonei sistemi di imballaggio e stoccaggio (ISO 2230).

I manufatti in gomma sintetica, se stoccati in condizioni adeguate, possono rimanere in condizioni tali da poter essere utilizzati anche a distanza di anni.



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