Un anello di tenuta costa pochi centesimi, ma il suo cedimento ferma una pressa idraulica, fa crollare la pressione in un cilindro e allaga il gruppo di olio. Quando un anello in gomma si indurisce, si crepa e comincia a perdere ogni pochi mesi, il personale di manutenzione lo sostituisce di continuo mentre la linea resta ferma. Gli anelli in poliuretano TIMOL hanno una resistenza all’usura 10 volte superiore alla gomma standard, mantengono la pressione senza deformazione permanente e lavorano nel campo da -60 a +100 °C. Di seguito vediamo dove funzionano esattamente questi anelli, in cosa superano gomma, silicone e PTFE, come scegliere la durezza e ordinare la produzione su disegno.
Dove si usano gli anelli in poliuretano
Gli anelli in poliuretano si trovano dove servono contemporaneamente tenuta sotto pressione e resistenza all’attrito. Sono tenute di cilindri idraulici e pneumatici, valvole di intercettazione, giunzioni flangiate di tubazioni, gruppi stelo e pistone, gruppi che lavorano in acqua, olio e soluzioni debolmente aggressive. L’anello viene premuto contro le superfici e garantisce un accoppiamento ermetico, mentre l’elasticità del poliuretano compensa le microirregolarità e l’eccentricità.
Nei gruppi in movimento l’anello è soggetto a un attrito costante contro lo stelo o il cilindro. Proprio qui il poliuretano batte di più la gomma: nell’abrasione secondo DIN 53516 il poliuretano segna 38-39 mm³, mentre la gomma SBR arriva a 100-200 mm³, cioè la gomma si consuma diverse volte più in fretta a parità di corsa dello stelo. Nelle giunzioni statiche l’anello svolge il ruolo di guarnizione di tenuta, e qui conta la capacità del materiale di mantenere la forma sotto compressione prolungata senza deformazione permanente.
La tecnologia di colata libera permette di produrre un anello di qualsiasi sezione: rotonda, rettangolare, ovale, smussata o con profilo complesso per una sede specifica. Le dimensioni disponibili e la produzione su disegno sono presentate nel catalogo dei prodotti in poliuretano.
Perché il poliuretano supera gomma, silicone e PTFE
Il poliuretano unisce resistenza all’usura, resistenza meccanica ed elasticità in una proporzione irraggiungibile per i materiali di tenuta classici. La gomma è ermetica ma si consuma e invecchia in fretta; il PTFE è chimicamente inerte ma ha bassa resistenza all’usura; il silicone sopporta la temperatura ma è debole a trazione. Il poliuretano copre tutti e tre i punti deboli in una volta.
Rispetto alla gomma NBR (abrasione 80-150 mm³) e SBR (100-200 mm³), il poliuretano perde solo 38-39 mm³ nella prova di abrasione. La resistenza a trazione del poliuretano è di 39-87 MPa contro 10-25 MPa della gomma nitrilica, quindi l’anello non si strappa sui bordi e mantiene meglio la tensione. La gomma siliconica copre un ampio campo di temperatura, ma la sua abrasione è di 150-350 mm³ e la resistenza a trazione di soli 5-12 MPa, quindi come tenuta di lavoro sotto pressione non è competitiva. Il PTFE ha attrito minimo e inerzia chimica, ma la sua abrasione di 200-500 mm³ e la tendenza allo scorrimento sotto carico lo rendono adatto piuttosto ad anelli antiattrito di scorrimento che a tenute caricate.
Un altro vantaggio del poliuretano è la memoria meccanica. Dopo la rimozione della pressione il materiale torna alla forma originale, mentre la gomma nel tempo sviluppa deformazione permanente e smette di tenere. Questo prolunga direttamente l’intervallo tra le riparazioni.
Tabella comparativa dei materiali per anelli di tenuta
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | t di esercizio, °C | Durezza | Resistenza a trazione, MPa | Elasticità di rimbalzo, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Gomma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | 20-45 |
| Gomma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | 30-55 |
| Gomma siliconica | 150-350 | -60…+230 | 20A - 80A | 5-12 | 40-65 |
| PTFE | 200-500 | -200…+260 | 50D - 65D | 15-35 | n/d |
La tabella mostra perché nelle tenute in movimento caricate il poliuretano non ha rivali tra gli elastomeri: l’abrasione più bassa (38-39 mm³) si abbina alla più alta resistenza a trazione (39-87 MPa). Silicone e PTFE vincono solo sul campo di temperatura, per questo si scelgono in modo mirato per condizioni termoresistenti o chimicamente aggressive dove l’usura non è determinante.
Consiglio dell’ingegnere: per le tenute in movimento dei cilindri idraulici scegliete una durezza vicina al limite superiore del campo (65-70 Shore D per steli caricati), così l’anello non viene estruso nella luce sotto alta pressione. Per anelli di tenuta statici, dove occorre compensare l’irregolarità della flangia, scegliete mescole più morbide nella zona 70-90 Shore A. E verificate sempre il raggio della sezione e la larghezza della cava prima dell’ordine: l’anello deve riempire la sede senza compressione eccessiva.
Come scegliere un anello per un gruppo specifico
La selezione parte dalla geometria della sede. Per un anello a sezione rotonda servono i diametri interno ed esterno, il raggio della sezione e le quote della cava. Per anelli rettangolari e sagomati serve un disegno del profilo. Queste quote determinano la tensione e la tenuta della giunzione.
Poi si valutano le condizioni di lavoro. Pressione di esercizio e velocità di corsa dello stelo determinano la durezza: più alta è la pressione, più rigido deve essere l’anello per evitare l’estrusione nella luce. La temperatura del fluido deve rientrare nel campo da -60 a +100 °C, in cui il poliuretano conserva l’elasticità e non diventa fragile. Il tipo di fluido, cioè olio, acqua, acido debole o soluzione salina, influisce sulla scelta della formulazione del polimero.
A parte si considera il montaggio. L’anello si installa in una cava o su una superficie di sede con la tensione raccomandata, senza torsioni né danni ai bordi. Uno smusso corretto all’imbocco del cilindro e una superficie pulita senza bave prolungano la durata della tenuta. Le raccomandazioni tecniche su scelta e montaggio sono raccolte nella sezione informazioni di riferimento.
Produzione di anelli in poliuretano su misura
Gli anelli di dimensioni non standard si producono per colata libera in stampo secondo il disegno o il campione del cliente. Prima si concordano la geometria della sezione, la durezza e la formulazione per il fluido, poi si realizza l’attrezzatura e si cola il poliuretano. La polimerizzazione avviene a temperatura controllata, dopodiché il prodotto viene verificato per la conformità dimensionale.
Questo approccio permette di riprodurre anche un anello fuori produzione o di importazione per cui è difficile trovare un ricambio. Basta fornire un campione o un vecchio anello per la misurazione. Il volume dell’ordine è flessibile: da un singolo pezzo per una riparazione urgente a lotti di serie per la manutenzione programmata di un parco macchine.
Per ordinare anelli per il vostro gruppo o ricevere una consulenza sulla scelta di durezza e materiale, contattate tramite i contatti dello stabilimento TIMOL. Gli ingegneri vi aiuteranno a selezionare il profilo, calcolare la tensione e organizzare la produzione secondo le vostre esigenze.