Tenuta alle basse temperature
Le prestazioni dei componenti di tenuta in elastomero alle basse temperature possono essere critiche nelle applicazioni aerospaziali, farmaceutiche/medicali, petrolifere & del gas, alimentari, lattiero-casearie e petrolchimiche. Quando sono sottoposti a basse temperature, gli elastomeri perdono la loro flessibilità e la capacità di rispondere a una forza di reazione.
Perché le guarnizioni si deteriorano alle basse temperature?
Quando un elastomero si raffredda, diventa più rigido e quindi meno elastico, fino al raggiungimento della sua transizione vetrosa (Tg) e subisce un cambiamento di fase, in cui diventa vetroso e fragile. Anche in questo stato rimarrà una certa elasticità residua, ma vicino o in questo punto, può essere difficile creare e mantenere una tenuta. Ulteriori preoccupazioni comprendono la contrazione del materiale, che si verificherà a mano a mano che il materiale si raffredda, governata dal coefficiente di espansione termica (CTE); e il fatto che le sollecitazioni indotte a temperature più elevate potrebbero non essere in grado di rilassarsi a temperature inferiori: processo chiamato ‘cedimento permanente a freddo’. Sia la contrazione che il cedimento permanente a freddo possono provocare il cedimento della tenuta e delle perdite.
Come scegliere un elastomero adatto alle basse temperature?
La scelta del materiale corretto è fondamentale per le prestazioni di una guarnizione alle basse temperature. Tuttavia, la capacità di funzionare alle basse temperature, raramente è il solo requisito: vi sono altri fattori da considerare, come le proprietà meccaniche, il comportamento sotto pressione, la resistenza al mezzo chimico e la conformità con le norme del settore. Spesso, per scegliere un materiale con una qualità adeguata a soddisfare i requisiti di una varietà di applicazioni, è necessario trovare un compromesso.
La tabella sottostante mostra i materiali per basse temperature PPE e una panoramica della loro resistenza chimica.
Qualità di materiale uniche
PPE ha sviluppato una serie di materiali elastomerici per basse temperature unici, atti a soddisfare le esigenze delle difficili condizioni sperimentate nel settore petrolifero & del gas. Gli elastomeri speciali HNBR, FKM e FFKM per bassa temperature delle gamme di materiali EnDura® e Perlast® ICE di PPE offrono la migliore capacità di tenuta alle basse temperature.
Conservazione degli elastomeri alle basse temperature
I componenti in elastomero conservati in condizioni statiche, al di sotto del limite di bassa temperatura, recupereranno le loro piene proprietà fisiche quando potranno riscaldarsi e rientrare nella gamma di temperatura di esercizio consigliata. Tuttavia, occorre notare che, prima dell’uso, alla guarnizione/componente deve essere concesso un tempo sufficiente per recuperare le sue proprietà elastomeriche.
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Resistenza chimica panoramica degli elastomeri adatti alle basse temperature
| Silicone | EPDM | Nitrile | HNBR | FVMQ | FKM | FFKM | |
| Temperatura minima di esercizio | -100°C -148°F | -60°C -76°F | -60°C -76°F | -55°C -67°F | -55°C -67°F | -51°C -60°F | -46°C -51°F |
| Acidi | Discreta | Buona | Buona | Scarsa | Discreta | Buona | Eccellente |
| Alcol | Buona | Buona | Discreta | Eccellente | Buona | Discreta | Eccellente |
| Basi (alcali) | Discreta | Buona | Discreta | Discreta | Discreta | Discreta | Eccellente |
| Benzene | Scarsa | Scarsa | Scarsa | Scarsa | Buona | Buona | Eccellente |
| Grassi & oli | Buona | Scarsa | Eccellente | Eccellente | Eccellente | Eccellente | Eccellente |
| Ossigeno | Eccellente | Eccellente | Buona | Buona | Eccellente | Eccellente | Eccellente |
| Ozono | Eccellente | Eccellente | Discreta | Eccellente | Eccellente | Eccellente | Eccellente |
| Solventi | Scarsa | Buona | Discreta | Discreta | Scarsa | Buona | Eccellente |
| Vapore | Scarsa | Eccellente | Scarsa | Scarsa | Scarsa | Eccellente | Eccellente |
| Acqua | Buona | Eccellente | Buona | Eccellente | Eccellente | Discreta | Eccellente |
Prove per gli elastomeri per basse temperature
Una serie di prove standard è disponibile per determinare le capacità di tenuta degli elastomeri alle basse temperature :
- Ritrazione dovuta alla temperatura (ASTM D1329 / ISO2921) - spesso chiamata test TR10 test, comporta l’immersione di un provino standard sottoposto a allungamento in un bagno a -70°C fino a quando non diventa rigido, permettendo poi al campione di ritrarsi liberamente e portando nel frattempo la temperatura a 1°C/min. La temperatura, a cui il provino si è ritratto del 10% rispetto all'allungamento originale, è definita ‘TR10’. Un valore attribuito a TR10 definisce l'allungamento iniziale, per es. il test TR10/50 allungherà il campione del 50%.
- Temperatura di transizione vetrosa, Tg (ASTM D7426 / ISO22768) - la transizione vetrosa di un elastomero è la temperatura al di sotto della quale esso passa da uno stato gommoso a comportarsi come un solido vetroso. Le tecniche di calorimetria differenziale a scansione (DSC) si usano per misurare la temperatura di transizione vetrosa (Tg).
- Fragilità (ASTM D2137 / ISO812) - questo metodo di prova è utilizzato per valutare la fragilità dei materiali di gomma in caso di esposizione a curve di bassa temperatura con impatto in determinate condizioni di velocità di percussione. I test eseguiti sono utilizzati per stabilire la temperatura minima, a cui i composti di gomma non mostreranno fratture in caso di esposizione a determinate condizioni di impatto.
- Torsione/Irrigidimento – anche conosciuto come test Gehman (ASTM D1053 / ISO1432:201), misura i moduli di torsione di un provino standard in una gamma di temperature. Si determinano i valori relativi del modulo alle temperature misurate, (il modulo relativo a una data temperatura è il rapporto tra il modulo di torsione a quella temperatura e il modulo di torsione a 23°C). La temperatura, a cui il modulo relativo è 10, è riportata come T10 o 5 come T5, ecc.
