Lubrificanti speciali a base PTFE e resine poliuretaniche

Entrati nella gamma dei prodotti C.S.I. Centro Servizi Industriali la peculiarità di questi lubrificanti sta nel raggiungere un buon compromesso in termini di prestazioni/costi e la possibilità, grazie alla loro natura chimica, di poter essere opportunamente selezionate per applicazioni specifiche, come quelle a spruzzo con sistemi rotativi computerizzati

Tra la vasta gamma di lubrificanti disponibili sul mercato, spesso con nomi differenti, ma formulazioni e prestazioni equivalenti, i più interessanti sono quelli a base PTFE 1 con resine leganti di natura poliuretanica. L a loro peculiarità sta nel raggiungere un buon compromesso in termini di prestazioni/costi e la possibilità, grazie alla loro natura chimica, di poter essere opportunamente selezionate per applicazioni specifiche.

Le catene polimeriche uretaniche, infatti, si compongono di una parte (blocco) rigido, con scarsa possibilità di deformazione e di una parte definita “morbida”, capace invece di potersi deformare. La maggior presenza di una di queste due parti rispetto all’altra contribuisce in modo significativo alle caratteristiche del film lubrificante (Figura 1).

Per esempio, una resina con un numero maggiore di parti “morbide” rispetto a quelle rigide possiederà una maggiore capacità di deformazione sotto sforzo, il che si traduce in una migliore resistenza alla rottura o al distacco dal substrato in gomma.

Per contro, un eccessivo numero di queste unità potrebbe aumentare l’attrito e l’effetto stick slip.

Al contrario le resine acriliche, decisamente più rigide, non sono particolarmente adatte a sopportare forze di montaggio elevate in quanto tenderebbero a rompersi generando residui polverosi e disfacimento parziale o totale del film secco aumentando le forze di inserimento fino, in alcuni casi, rendere impossibile l’assemblaggio del componente in sede.

O ltre a questo, la perdita più o meno accentuata del lubrificante potrebbe comportare, specie in applicazioni dinamiche, un aumento delle forze di attrito e, di conseguenza calore con impatti negativi variabili in termini di costi e di immagine del fornitore.

U ltimo particolare da sottolineare è che le resine poliuretaniche e di conseguenza il lubrificante che le contiene, sono colorabili, analogamente alle formulazioni a base acrilica (maggiormente complicato per le resine feno - liche e per composti a base di siliconi, se non attraverso opportuni escamotage).

Come scritto in precedenza, la difficoltà sta nel selezionare la giusta molecola con il miglior compromesso “rigidomorbido” in base all’applicazione a cui verrà sottoposta.

L a maggior sfida sta nel diminuire le forze di montaggio che risentono di un elevato numero di variabili come, ad esempio, geometria, tipo di gomma (o altri materiali), la sua durezza, la geometria del pezzo, ecc, senza andare a penalizzare il fattore migliorativo in termini di abbassamento del coefficiente di attrito radente2

Per questo motivo abbiamo testato una speciale formulazione a base di PTFE contenente una resina altamente performante, sia per quanto riguarda l’abbattimento delle forze di attrito, ma anche e soprattutto per la resistenza all’abrasione, all’allungamento e a carichi in compressione, anche in sezioni ridotte. I l test di rivestimento è stato condotto su gomma organica caricata con carbon black. Poiché, soprattutto le gomme organiche, presentano l’affioramento di additivi ivi contenuti, la superficie va analizzata preventivamente mediante spettroscopia infrarossa6 per accertarsi che il suo stato chimico ne consenta un trattamen-

INDUSTRIA DI PROCESSO: ARRIVA IN ITALIA SOLIDS

SOLIDS, la fiera dedicata all’industria di processo, sbarca per la prima volta in Italia e porta al cospetto di una filiera che abbraccia il Sud Europa le soluzioni per la movimentazione, la lavorazione, lo stoccaggio e il trasporto di materiali granulari fini e grossolani. SOLIDS Parma sarà l’evento di riferimento che avrà luogo per la prima volta presso Fiere di Parma, dal 14 al 15 giugno 2023.

Le anticipazioni al mercato

Saranno presenti circa 150 aziende produttrici di macchine per la movimentazione, lo stoccaggio, l’analisi e la trasformazione dei materiali a grana fine e grossolana, che mostreranno le soluzioni più innovative e anticiperanno le nuove tendenze nei seguenti settori: gomma e plastica, chimica e farmaceutica, alimentare, agricoltura e mangimi, costruzione macchinari, lavorazione dei metalli, minerario, carta e vetro, recycling.

Ad oggi alcuni degli espositori che hanno già confermato la loro presenza: Cuccolini Virto Group, Definitive Innovation, Ergomec, Hecht Technologie, Lawer, Piab Italia, Piovan Group, Rembe Safety+Control, WAM Group. I visitatori (operatori professionali delle industrie di trasformazione) potranno toccare con mano queste tecnologie e scoprire le tendenze che guideranno l’evoluzione del settore, anche grazie ad un programma di conferenze e tavole rotonde sui temi più caldi e richiesti dal mercato.

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SOLIDS Parma, dal 14 al 15 giugno 2023, presso Fiere di Parma (Pad 8)!

Premium partner: to ottimale. In caso di esito negativo, cioè una superficie chimicamente non idonea al rivestimento, si può rendere necessaria una sabbiatura preventiva. I l controllo finale infrarosso confermerà o meno la validità del trattamento di finitura. I risultati dei test sono stati più che soddisfacenti: testando i componenti trattati con questo tipo di luL brificante allo stato solido al fine di misurarne l’attrito, il valore medio riscontrato è stato di 0.34 µ 3 con minimo pari 0.29 µ e massimo di 0.35 µ senza evidenti segni di effetto stick slip (Figura 2).

Per quanto riguarda lo spessore di film depositato il valore medio si centra a 9.7 µm con un minimo di 9.4 µm e un massimo di 9.9 µ m, spessore in linea con valori congrui nell’abbassare in modo sensibile il valore di attrito (Figura 3).

I dati più interessanti sono quelli riferiti alla sua resistenza sopracitata: il film sottoposto ad un carico all’allungamento ha mostrato una resistenza alla de-laminazione4 per trazioni superiori al 400%, mentre sottoposto a carichi in compressione è riuscito a sostenere valori di oltre 500 N (Figura 4). Per quanto detto precedentemente benché la formulazione del lubrificante giochi un ruolo ovviamente fondamentale, la presenza di affioranti superficiali può incidere negativamente sulla sua adesione alla superficie trattata.

Questi problemi fondamentalmente si traducono o in un’adesione non uniforme con evidenti zone poco o per nulla trattate (il fenomeno è tanto più visibile su lubrificanti colorati rispetto a quelli trasparenti o leggermente opalescenti a meno di non utilizzare una luce UV) (Figura 5a) o, caso più insidioso, il prodotto depositato si presenta uniforme, ma facile al distacco se sottoposto a sollecitazioni, spesso minime (Figura 5b).

Tra i fattori che possono incidere sull’affioramento ci sono: articoli che non hanno subito un adeguato ciclo di post vulcanizzazione (CPV), campioni trattati dopo molto tempo dalla loro produzione o, una volta rivestiti, non utilizzati per lunghi periodi, la composizione della mescola e il grado di finitura del pezzo; generalmente articoli correttamente sabbiati, burattati o che hanno subito opportuno etching5 al plasma presentano meno problematiche di deposizione e adesione.

In alternativa, dove possibile, anche un breve ciclo di forno prima del trattamento può ridurre le problematiche sopra descritte anche se le azioni meccaniche sono preferibili a quelle puramente termiche.

Per questo motivo, soprattutto per articoli da trattare con lubrificante colorato e/o su mescole organiche e non solo, è sempre opportuno verificare lo stato chimico superficiale mediante spettroscopia infrarossa.

I risultati ottenuti sono stati più che soddisfacenti sia in termini di adesione che di resistenza meccanica a carichi in allungamento e compressione.

La formulazione si è dimostrata ottimale anche per quanto concerne l’abbattimento del coefficiente di attrito radente.

S ulla base di questi ottimi risultati il prodotto è entrato a far parte a tutti gli effetti nella gamma dei nostri prodotti adatti per applicazioni a spruzzo con sistemi rotativi computerizzati. u

Bibliografia

Figura 1 - Degradation of Polyurethanes for Cardiovascular Applications - Juan V. CauichRodríguez, Lerma H. Chan-Chan, Fernando Hernandez-Sánchez and José M. Cervantes-Uc https://www.intechopen.com/chapters/43728

Note:

1 Politetrafluoroetilene, materiale che tra le sue caratteristiche annovera anche un bassissimo coefficiente di attrito.

2 Coefficiente di attrito radente o “COF” dall’inglese Coefficent Of Friction è l’attrito generato tra due corpi concorrenti in contato e movimento tra di loro, da non confondere con l’attrito volvente riferito invece a fenomeni in cui almeno una delle due superfici a contatto è in regime rotatorio.

3 Il coefficiente di attrito è una misura adimensionale simboleggiata con la lettera greca m, da non confondere con il mm (micron) unità di misura della lunghezza.

4 Termine tecnico per definire un distacco, spesso a maglie del trattamento superficiale.

5 L’etching al plasma su gomma si può tradurre in una micro-abrasione superficiale con conseguente aumento della rugosità superficiale. Il processo avviene in vuoto in presenza di opportuni gas e di idonea potenza elettrica.

6 Tecnica di analisi chimica strumentale atta a identificare e qualificare, tra le altre cose, la presenza di composti organici superficiali. Sostanze differenti emettono, se irradiate nel campo infrarosso, vibrazioni caratteristiche tradotte in segnali che cadono a specifiche frequenze e spesso con forme e intensità caratteristiche.