Quando un ingegnere sceglie un elastomero per un pezzo soggetto a usura, la domanda lattice o poliuretano si pone costantemente: entrambi i materiali sono elastici, entrambi possono lavorare sotto carico. Ma al di la’ del contesto domestico il lattice e’ caucciu’ naturale vulcanizzato, e nel nodo industriale la differenza tra esso e il poliuretano si misura con numeri specifici, non con sensazioni. Lo stabilimento TIMOL produce pezzi proprio in poliuretano colato, quindi analizziamo onestamente dove la gomma in lattice e’ ancora adatta e dove il poliuretano la supera per resistenza all’usura, temperatura e resistenza chimica.
Lattice o poliuretano: risposta breve per l’ingegnere
Per la maggior parte dei pezzi industriali soggetti a usura, il poliuretano e’ migliore della gomma in lattice, e il motivo principale e’ la resistenza all’usura. L’abrasione DIN 53516 del caucciu’ naturale e’ di 60-130 mm³, del poliuretano colato solo 38-39 mm³. Nelle stesse condizioni abrasive il pezzo in poliuretano perde molte volte meno materiale, quindi il suo intervallo di manutenzione e’ significativamente piu’ lungo.
La gomma in lattice conserva un vantaggio: l’alto rimbalzo. La resilienza al rimbalzo del caucciu’ naturale e’ del 40-75% contro il 34-61% del poliuretano, quindi negli elementi puramente elastici dove e’ importante il massimo ritorno di energia, il caucciu’ naturale puo’ essere adatto. Ma non appena nelle condizioni compare olio, abrasivo o temperatura superiore a +70 °C, questo vantaggio viene annullato dai punti deboli del caucciu’. In pratica, le condizioni perfettamente pulite e asciutte nell’industria sono rare, quindi nel nodo reale il vantaggio del caucciu’ nel rimbalzo rimane quasi sempre teorico.
Occorre distinguere chiaramente i termini. Il lattice e’ il succo lattiginoso dell’albero della gomma, la materia prima da cui dopo coagulazione e vulcanizzazione si ottiene il caucciu’ naturale NR. Nel pezzo finito lavora proprio il caucciu’ vulcanizzato, quindi nel seguito confrontiamo il poliuretano con il caucciu’ naturale tramite dati ingegneristici di riferimento. Nel contesto domestico con la parola lattice si chiamano talvolta anche materiali completamente diversi, ad esempio la schiuma poliuretanica nei materassi, ma questo non riguarda i pezzi industriali soggetti a usura, quindi qui si parla proprio del caucciu’ naturale vulcanizzato come elastomero strutturale.
Resistenza all’usura, temperatura e chimica: dove il poliuretano supera
Per la triade resistenza all’usura, temperatura, resistenza chimica il poliuretano ha un vantaggio sistematico. Oltre alla minore abrasione, mantiene un intervallo di lavoro da -60 a +100 °C, mentre il caucciu’ naturale lavora solo da -50 a +70 °C e all’alta temperatura si ammorbidisce. Per le linee riscaldate e i reparti freddi questa e’ la differenza decisiva.
La resistenza al mezzo e’ ancora piu’ importante. Il caucciu’ naturale ha una scarsa resistenza agli oli: al contatto con prodotti petroliferi e oli tecnici rigonfia e si degrada. Il poliuretano regge oli, acidi e alcali deboli, soluzioni saline, quindi lavora dove la gomma in lattice dura settimane. Inoltre il caucciu’ naturale e’ sensibile all’ozono e ai raggi ultravioletti all’aperto, mentre il poliuretano e’ piu’ resistente all’invecchiamento atmosferico.
La resistenza alla trazione del poliuretano e’ di 39-87 MPa contro 20-30 MPa del caucciu’ naturale, quindi il pezzo in poliuretano regge meglio i carichi di picco locali senza rompersi. Una descrizione piu’ ampia delle proprieta’ del poliuretano per diverse condizioni di lavoro e’ nella sezione informazioni di riferimento.
Vale la pena considerare anche la resistenza alla lacerazione, che spesso determina la sorte del pezzo con fori, bordi o bruschi cambi di geometria. Il poliuretano resiste meglio alla propagazione della cricca dal concentratore di tensioni, quindi boccole, manicotti e guarnizioni non si aprono lungo il taglio cosi’ facilmente come quelli in gomma. Per i pezzi con fori di accoppiamento e bordi sottili questo e’ spesso piu’ importante della resistenza assoluta alla trazione, perche’ la rottura di solito inizia proprio da uno strappo locale, non da una trazione uniforme di tutta la sezione.
Tabella comparativa della gomma in lattice e del poliuretano
La tabella raccoglie le caratteristiche ingegneristiche di riferimento del poliuretano e delle gomme a base di caucciu’ naturale e SBR, affinche’ il confronto si basi su numeri, non su parole generali.
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | Temp. di lavoro, °C | Res. alla trazione, MPa | Resilienza al rimbalzo, % | Resistenza agli oli |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | 34-61 | alta |
| Caucciu’ naturale NR | 60-130 | -50…+70 | 20-30 | 40-75 | scarsa |
| Gomma SBR | 100-200 | -40…+80 | 8-20 | 30-55 | scarsa |
La tabella si legge cosi’: il poliuretano e’ 2-6 volte piu’ resistente all’usura della gomma in lattice e ha un intervallo di temperatura piu’ ampio, cedendo solo nella resilienza al rimbalzo. Il caucciu’ naturale vince solo nell’elasticita’ al rimbalzo, ma perde per abrasione, temperatura e resistenza agli oli. La SBR e’ inferiore al poliuretano su tutte le righe chiave.
Quando la gomma in lattice e’ ancora adatta
Il caucciu’ naturale rimane una scelta sensata in una nicchia ristretta, ed e’ importante dirlo onestamente. Dove e’ richiesto il massimo rimbalzo a temperatura ambiente e non vi e’ contatto con oli, abrasivi e prodotti chimici, la gomma in lattice funziona bene e costa meno. Sono alcuni elementi ammortizzanti ed elastici in un ambiente secco e pulito, dove non vi e’ contatto con sostanze aggressive e variazioni di temperatura.
Consiglio dell’ingegnere: non scegliere il materiale per un solo parametro. Se il nodo vede olio, abrasivo o temperatura superiore a +70 °C, l’alto rimbalzo del caucciu’ non salvera’ il pezzo, perche’ comunque rigonfiera’ o si consumera’. Prima annotare i tre carichi principali del vostro nodo e poi confrontare i materiali con la tabella. Nella maggior parte dei compiti industriali la combinazione di usura e chimica annulla il vantaggio del caucciu’ nel rimbalzo.
Non appena alle condizioni si aggiungono abrasivo, urto, olio o un ampio intervallo di temperatura, la gomma in lattice perde il vantaggio e il poliuretano diventa la scelta razionale. E’ per questo che nei nodi industriali soggetti a usura la sostituzione del caucciu’ con il poliuretano di solito allunga la durata del pezzo.
Un altro argomento a favore del poliuretano e’ la stabilita’ delle proprieta’ nel tempo. Il caucciu’ naturale invecchia: sotto l’azione di ozono, raggi ultravioletti e carichi ciclici sulla superficie compaiono crepe, e il materiale si indurisce gradualmente e perde l’elasticita’. Il poliuretano invecchia piu’ lentamente e mantiene piu’ a lungo la durezza e l’elasticita’ iniziali, quindi il pezzo lavora in modo prevedibile per tutta la durata. Per i nodi all’aperto o in locali con apparecchiature che generano ozono, questa e’ la differenza tra una sostituzione pianificata e una rottura improvvisa del pezzo in mezzo al turno.
Come ordinare un pezzo in poliuretano al posto di quello in gomma
Per la sostituzione inviare il pezzo in gomma consumato o il disegno con le misure e le sedi, descrivere le condizioni di lavoro: tipo di carico, mezzo, regime di temperatura. Il tecnologo TIMOL rilevera’ le misure, selezionera’ la durezza nell’intervallo da 50 Shore A a 70 Shore D e la ricetta del poliuretano per le vostre condizioni, e riprodurra’ poi il pezzo con il metodo della colata libera.
La produzione e’ possibile da un singolo pezzo a lotti in serie per una linea di assemblaggio. Nella maggior parte dei casi il passaggio dalla gomma in lattice al poliuretano riduce la frequenza delle sostituzioni e i costi totali di ricambi. Nel calcolo dell’economia considerare non solo il prezzo del pezzo, ma anche il costo del fermo dell’apparecchiatura durante ogni sostituzione: il pezzo in poliuretano piu’ resistente all’usura riduce il numero di fermate della linea, ed e’ proprio su questo che di solito si forma il principale risparmio, non sulla differenza di prezzo del prodotto stesso. Per ottenere il calcolo su vostro disegno e fare l’ordine, contattare tramite i contatti dello stabilimento TIMOL o consultare l’elenco dei prodotti nel catalogo.