Gomma silicone (VMQ)

Le gomme siliconiche hanno natura diversa da quella di tutti gli altri elastomeri, si distinguono in quanto non sono composti organici puri, le loro molecole non sono catene di atomi di carbonio, ma di silicio e ossigeno con collegamenti alchilici. Le mescole di gomma siliconica sono composti relativamente molto semplici, contengono oltre alla gomma, cariche inorganiche, spesso pigmenti e un vulcanizzante, per lo più un perossido o catalizzatore.

Per la produzione di qualità molto molli (durezze intorno ai 30/35 Shore A) possono essere utilizzati olii siliconici come plastificanti.
In genere le gomme siliconiche hanno la peculiarità di essere resistenti agli attacchi chimici, all’ossidazione (ossigeno e ozono, anche a caldo) e all’invecchiamento, sono ottimi isolanti elettrici e ottimi antiaderenti, ma la peculiarità principale è forse l’estrema resistenza alle temperature, infatti le caratteristiche di questa gomma non si alterano fino a 200/230 °C e mantengono l’elasticità fino anche a -150 °C.

Un altro dei punti di forza di questo elastomero è la possibilità di poter essere utilizzato in ambito alimentare/sanitario con certificazione Food Grade FDA 21CFR 177-2600.
Ogni mescola siliconica può essere utilizzata per produrre prodotti vulcanizzati idonei al contatto con alimenti, alcune però devono subire un trattamento detto di post-curing dove avviene la totale eliminazione dei residui di scissione delle sostanze volatili non decomposte ancora presenti nella mescola.

Esistono poi alcune formulazioni speciali per il settore medicale, biologico, farmaceutico, con certificazioni non solo di alimentarità, ma anche vincolate ai precisi dettami della European Pharmacopoeia (EP) 3.1.9, o nel rispetto della United States Pharmacopeia (USP) Classe VI.

Esistono molte composizioni di mescole siliconiche. È bene sapere che a seconda delle caratteristiche di tali composizioni, i particolari prodotti hanno utilizzazioni e prezzi molto diversi. Per le applicazioni estreme la produzione dei vulcanizzati avviene in quella che è definita “Camera Bianca” (Clean Room) che è una struttura caratterizzata da un’elevata protezione rispetto all’ingresso di polvere, particolato e contaminazioni esterne, ottenuta attraverso sofisticati impianti di filtrazione e trattamento dell’aria.

Gli addetti alla produzione sono dotati di appositi indumenti protettivi per evitare contaminazioni ai materiali lavorati. I prodotti siliconici così ottenuti sono impiegati per la realizzazione di semiconduttori nell’industria elettronica, particolari speciali per l’industria aereo spaziale e nei settori medicale e delle biotecnologie.

Tra le principali gomme siliconiche ricordiamo le gomme siliconiche cosiddette liquide (LSR) che sono particolarmente adatte, per la loro bassa viscosità, ad essere iniettate in uno stampo e sono in genere costituite da due componenti da miscelare al momento della trasformazione.

Esistono poi gomme siliconiche perossidiche: gli agenti di vulcanizzazione utilizzati sono perossidi organici che decomponendosi ad alta temperatura danno luogo al ponte etilenico tra le catene polimeriche. Al termine della trasformazione è spesso necessario un ulteriore processo chiamato post-curing (post-vulcanizzazione) per ottenere, se necessaria, anche l’idoneità alimentare.

E le gomme siliconiche platiniche. Il silicone platinico è una qualità di silicone di altissimo pregio. Contiene catalizzatori al platino che accelerano il processo di vulcanizzazione con una resa vicina al 100% (catalisi platinica).

La sua purezza e la capacità di mantenere inalterate le caratteristiche igieniche dell’acqua potabile hanno ottenuto riscontri positivi presso i laboratori di molti Istituti di Certificazione in tutto il mondo, tra cui l’Ente tedesco DVGW, sempre attento e sensibile in materia di sanità e sicurezza ambientale.

Rispetto ad altre tipologie di silicone disponibile sul mercato, il silicone platinico è in assoluto il più puro e capace di garantire la piena rispondenza alle diverse certificazioni di idoneità al contatto con alimenti. Non contiene componenti tossici, ha il minor contenuto di sostanze volatili e trova comunemente impiego nel delicato settore farmaceutico/medicale.

Esistono poi anche alcune particolari mescole di sempre più ampia diffusione che meritano di essere menzionate:

Silicone metaldetectabile: le mescole siliconiche metaldetectabili hanno la peculiarità di unire caratteristiche di alimentarietà certificate alla capacità di essere rilevabili ai metaldetector. Utilizzate per la produzione di guarnizioni nell’industria alimentare e farmaceutica hanno la prerogativa di essere più facilmente individuabili in caso di miscelazione con i preparati in lavorazione.

Silicone autoestinguente: in virtù della propria struttura molecolare il silicone è intrinsecamente dotato di una bassa infiammabilità, ma grazie all’aggiunta di speciali additivi, denominati “ritardanti” (Flame Retardant), vengono, anche realizzate delle speciali mescole caratterizzate da un’elevata autoestinguenza e da una bassa opacità e tossicità dei fumi, che trovano la loro principale applicazione in prodotti destinati a settori quali: trasporti, edilizia, apparecchiature elettriche ed elettroniche, arredi, ecc. Tra le principali normative di riferimento in ambito di autoestinguenza ricordiamo la UL 94, la AFNOR NF F 16 – 101 e la UNI CEI 11170 – 3.

Silicone conduttivo: il silicone è un eccellente isolante elettrico e viene, infatti, impiegato in numerosi settori dove è richiesta una schermatura dalla corrente. Grazie all’impiego di particolari cariche all’interno della mescola, quali, ad esempio, grafite, nichel, cadmio, argento, è tuttavia possibile renderlo conduttivo. Ciò consente, rispetto ai tradizionali conduttori metallici, di ottenere diversi vantaggi tra cui un’elevata flessibilità che evita il rischio di rotture o deformazioni e rende facilmente posizionabili i particolari in spazi angusti quali, ad esempio, cruscotti di vetture, nelle strumentazioni di bordo degli aeromobili o per la realizzazione di resistenze elettriche.

Caratteristiche generali

•  Durezza: da 30 a 80 shore;
•  Resistenza all’urto: dal 40 al 60% (variazioni minime con la temperatura);
•  Allungamento a rottura: da 100 a 400%;
•  Resistenza al calore: fino a 200 °C con punte superiori per breve tempo ai 230°. Tuttavia esistono siliconi per applicazioni speciali che reggono molto bene i 300/350° di calore;
•  Resistenza all’irradiamento: in generale minore degli altri elastomeri come l’NR, l’SBR, e NBR;
•  Resistenza a batteri e funghi: notevolmente maggiore rispetto agli altri elastomeri.

Le superfici dei prodotti di gomma siliconica hanno la capacità di non aderire alle superfici appiccicose di altri materiali, sono inoltre repellenti all’acqua, vale a dire che una goccia d’acqua non può estendersi sulla loro superficie.

Resistenza chimica

Buona resistenza a:

•  Oli motore e combustibili di tipo alifatico;
•  Oli e grassi di natura animale e vegetale;
•  Liquidi per freni a base di glicoli e liquidi idraulici difficilmente infiammabili del gruppo HFD-R e HFD-S;
•  Idrocarburi aromatici clorurati ad alto peso molecolare;
•  Acqua fino a 100 °C;
•  Soluzioni saline diluite.

Non resiste a:

•  Oli minerali aromatici (salvo alcuni particolari siliconi);
•  Combustibili (salvo alcuni particolari siliconi);
•  Vapore acqueo surriscaldato a più di 120 °C;
•  Acidi ed alcali hanno azione distruttiva sul materiale;
•  Oli e grassi siliconici (si ha un visibile rigonfiamento dei vulcanizzati).

Comportamento all’acqua e al vapore

In generale, gli elastomeri siliconici hanno una buona resistenza all’acqua fino a 100 °C. Con apposite composizioni di mescola si possono produrre qualità che dopo essere state in acqua bollente per più settimane, presentano un rigonfiamento inferiore all’1%. Nel vapore surriscaldato, gli elastomeri siliconici vengono distrutti a temperature superiori a 120 °C ma dopo lungo tempo. Per sollecitazioni di breve durata (per esempio la sterilizzazione o passaggio in autoclave) non si riscontrano danni o mutazioni.

Campi d’applicazione

Gli elastomeri siliconici vengono utilizzati laddove sia necessaria elevata resistenza al calore e allo stesso tempo un’ottima elasticità alle basse temperature.

Ideale per guarnizioni di tutti i tipi, per finestrini e porte di abitacoli di aeroplani, congelatori, contenitori a secco, guarnizioni per alberi, O-Rings. Ecc.
Articoli tecnici stampati o trafilati, per esempio cappe per sistemi di accensione, tubi per condutture di aria calda e ossigeno, profilati per forni ad aria calda.
Isolamenti elettrici per navi, aerei, contenitori a caldo.
Coperture per nastri trasportatori di materiali caldi, appiccicosi e per generi alimentari. Articoli medicali e farmaceutici, guarnizioni per enologia, Tappi di Silicone per Botti e Barriques, Guarnizioni per colmatori di vetro per piccole, medie e grandi Botti vinarie.
Cappucci per siringhe, tubi per trasfusioni sanguigne, tubetti siliconici per macchine alimentari, valvole cardiache artificiali, maschere per ossigeno, maschere e boccagli marini per SUB.
Rivestimenti per cilindri ad esempio per materiali collosi.
Guarnizioni per illuminazione, impiantistica generale, etc.

Gli elastomeri siliconici sono utilizzati nelle varie e diverse formulazioni per apparecchiature medicali, protesi, giocattoli, maschere, isolanti elettrici e guarnizioni, perché presentano:

•  estrema resistenza alle alte e basse temperature;
•  assenza di componenti che tendano ad evaporare o rilasciare gas;
•  ottime caratteristiche dielettriche;
•  resistenza all’ossidazione, all’idrolisi e all’azione di molti microorganismi;
•  discreta resistenza chimica;
•  antiaderenza, che non consente la formazione di coagulazioni e incrostazioni;
•  anallergenicità.