I componenti in gomma sono indispensabili negli imballaggi, in particolare per i gruppi contagocce utilizzati nella cura della pelle, nei prodotti farmaceutici e nei reagenti chimici. Oggi ci immergiamo nella scienza fondamentale della gomma: dalla sua struttura chimica e classificazione alle sue applicazioni primarie e all'inevitabile sfida dell'invecchiamento.
Cos'è la gomma?
La gomma è un polimero elastico che può essere ricavato naturalmente dalla linfa (lattice) di piante specifiche o sintetizzato artificialmente. Grazie alla sua versatilità, è diventato un raccolto economico fondamentale e un materiale industriale, ampiamente utilizzato in tutto, dai pneumatici alle guarnizioni di precisione. La coltivazione globale è concentrata principalmente nel sud-est asiatico, tra cui Tailandia, Malesia e Indonesia.
La Fondazione Chimica
La struttura molecolare di una catena polimerica lineare contiene doppi legami insaturi. Quando esposti all'ossigeno o allo zolfo, questi doppi legami possono aprirsi per formare legami incrociati tra catene adiacenti. Questo processo trasforma il materiale in un polimero solido termoindurente.
Classificazione della gomma
1. Per fonte
Gomma naturale (NR): raccolta principalmente dall'albero Hevea brasiliensis. Il lattice bianco viene raccolto, coagulato, lavato, modellato ed essiccato.
Gomma sintetica: ingegnerizzata chimicamente utilizzando vari monomeri. Dall’inizio del 1900, quando i chimici identificarono la gomma naturale come un polimero dell’isoprene, l’industria ha sviluppato numerose varietà come SBR, BR e Neoprene. Oggi la produzione sintetica supera di gran lunga la produzione di gomma naturale.
2. Categorie strutturali (sintetiche)
Struttura lineare: comune nella gomma non vulcanizzata. Le lunghe catene molecolari sono aggrovigliate; quando vengono allungati e rilasciati, "rimbalzano", che è la fonte di un'elevata elasticità.
Struttura ramificata: Grappoli di catene ramificate possono formare gel. I gel sono dannosi per la lavorazione poiché impediscono agli additivi di disperdersi uniformemente, creando punti deboli nel prodotto finale.
Struttura reticolata: attraverso la vulcanizzazione, le molecole lineari sono collegate in una rete 3D. Ciò riduce la mobilità della catena, diminuendo la plasticità e aumentando significativamente resistenza, durezza e resilienza.
3. Per modulo
La gomma può essere trovata come gomma grezza sfusa, lattice (dispersione acquosa colloidale), gomma liquida (oligomeri a basso peso molecolare) o gomma in polvere.
Tipi e applicazioni essenziali
Gomme per uso generale
Gomma naturale (NR): elevata resistenza ed eccellenti prestazioni integrate. Utilizzato in forniture mediche, pneumatici e tubi flessibili.
Gomma isoprene (IR): nota come "gomma naturale sintetica", imita le proprietà della NR ed è un elemento fondamentale nella produzione di pneumatici.
Gomma stirene-butadiene (SBR): la gomma sintetica con il rendimento più elevato. Noto per la buona stabilità chimica; utilizzato in calzature, tubi flessibili e pneumatici.
Gomma butadiene (BR): offre resistenza al freddo e all'usura superiori. Rimane fresco sotto carichi dinamici ed è spesso miscelato con altre gomme.
Gomme speciali
Neoprene (CR): resistente all'olio, alla fiamma e all'ossidazione. Ampiamente usato per guarnizioni nel settore edile, automobilistico e nel rivestimento di cavi.
Gomma nitrilica (NBR): eccellente resistenza all'olio. Può resistere a temperature fino a 150°C in olio. Nota: essendo un semiconduttore, non è adatto per l'isolamento.
Gomma siliconica: presenta una struttura portante di silicio-ossigeno. È altamente resistente alle temperature estreme e all'ozono, il che lo rende perfetto per prodotti medici, alimentari e domestici.
Gomma fluorurata (FKM): gomma ad alta tecnologia resistente al calore e alla corrosione chimica. Essenziale per il settore aerospaziale, missilistico e ambienti industriali difficili.
Gomma Polisolfuro: Eccezionale resistenza agli oli e ai solventi; utilizzati principalmente come sigillanti e rivestimenti per apparecchiature chimiche.
La sfida del settore: l’invecchiamento
Cos'è l'invecchiamento della gomma? Durante la lavorazione, lo stoccaggio o l'utilizzo, la gomma subisce cambiamenti fisici e chimici dovuti al calore, all'ossigeno e alla luce. Ciò porta a un calo delle prestazioni e alla possibile perdita di utilità.
Sintomi comuni:
Visivo: rammollimento, appiccicosità, macchie, screpolature, indurimento o scolorimento.
Fisico/meccanico: gonfiore, perdita di resistenza alla trazione, diminuzione dell'elasticità e aumento della fragilità.
Perché succede? L’invecchiamento è il risultato della rottura delle catene macromolecolari da parte di fattori esterni. Questi fattori includono:
Fisico: calore, luce, elettricità e stress meccanico.
Sostanze chimiche: ossigeno, ozono, acidi, alcali e ioni metallici.
Biologico: muffe, batteri e insetti (come le termiti).