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Quali alternative prive di PFAS ci sono alle guarnizioni in PTFE?
Cosa sono i PFAS?
Con il termine PFAS (composti alchilici per- e polifluorurati) si indicano quei composti in cui gli atomi di idrogeno legati a un atomo di carbonio sono stati completamente sostituiti da atomi di fluoro.
In questo sottogruppo di sostanze, il PFOA (acido perfluoroottanoico) e il PFOS (acido perfluoroottansolfonico) sono ormai vietati. Questi composti (chiamati anche tensioattivi fluorurati) sono considerati difficilmente biodegradabili. Sono stati rilevati nell’ambiente, nella catena alimentare e ormai anche nell’organismo umano.
A livello europeo si sta lavorando per introdurre restrizioni o divieti su altri PFAS.
Anche il PTFE è un PFAS?
A rigor di termini, anche il gruppo delle plastiche fluorurate, molto stabili dal punto di vista chimico e spesso usate nella tecnologia delle guarnizioni , rientra in questa categoria. In primo luogo c’è il PTFE (politetrafluoroetilene, Teflon®) come materiale principale. Seguono a distanza il PVDF, il PFA, il FEP, il PCTFE e l’ECTFE, che vengono utilizzati anch’essi in applicazioni chimicamente e/o termicamente impegnative.
Vedi anche:
➥ https://www.umweltbundesamt.de
Perché si continua a usare il PTFE per le guarnizioni?
A lungo termine, quindi, ci si chiede quali materiali ad alte prestazioni possano sostituire il PTFE, materiale già consolidato in questo settore. Ecco ancora una volta i suoi vantaggi più importanti per le applicazioni industriali:
- Resistente a tutte le sostanze chimiche
- Utilizzabile sia a basse che ad alte temperature
- Fisiologicamente innocuo
- Attrito ridotto
- Facile da pulire
Finora non si conoscono quasi alternative agli elementi di tenuta e di guida in PTFE o composti di PTFE.
È possibile sostituire il Teflon® con materie plastiche prive di PFAS?
I materiali sostitutivi per le guarnizioni in Teflon® devono quindi avere caratteristiche il più possibile simili. I materiali Enduflon P1 ed Enduflon P16 della ditta bock machining gmbh hanno tutte le carte in regola. Innanzitutto, entrambi i materiali sono varianti speciali del polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMW-PE). Si distinguono per la loro struttura chimica semplice, composta essenzialmente da atomi di carbonio e idrogeno.
Enduflon P: Materiali di tenuta sostenibili e privi di PFAS
Di conseguenza, né nella produzione né nello smaltimento si verificano impatti significativi sull’ambiente in termini di materie prime, tossicità e consumo energetico. I trucioli possono addirittura essere riciclati senza problemi e al 100%. Inoltre, ormai ci sono diverse fonti rinnovabili che non devono ricorrere a risorse fossili come il petrolio oil gas. La sostenibilità che cerchiamo è quindi il punto di forza principale.
Perché l’UHMW-PE è così simile al PTFE?
Entrambi i materiali hanno in comune una struttura molecolare unidimensionale a catena lunga, molto simile a quella del PTFE. Non c’è quindi da stupirsi che i vantaggi siano quasi identici.
Svantaggi dell’UHMW-PE?
Entrambe le materie plastiche si distinguono per la loro eccellente resistenza agli attacchi chimici . Solo in presenza di acidi fortemente ossidanti (ad es. acido nitrico, acido cromico o alogeni) ci sono delle limitazioni. A causa del legame C-H leggermente più debole (rispetto al legame C-F), ci sono anche dei limiti di temperatura.
Si può migliorare ancora l’UHMW-PE?
L’UHMW-PE ha un limite di impiego in funzionamento continuo a circa 85 °C. Una sostituzione 1:1 del PTFE per guarnizioni per pistoni e steli (come ad esempio i raschiatori a secco o anelli di tenuta anelli di tenuta a scanalatura è possibile.
L’UHMW-PE: un vero tuttofare.
Il materiale Enduflon P1 si distingue invece per la sua straordinaria resistenza alla flessione alternata, che permette di sostituire soffietti e le membrane in PTFE. Grazie alla maggiore resistenza, è persino possibile ridurre lo spessore delle pareti. In numerose applicazioni, la durata delle guarnizioni e dei soffietti realizzati con questo speciale UHMW-PE non ha nulla da invidiare a quella dei soffietti in Teflon.
Perché l’UHMW-PE è adatto come materiale per guarnizioni?
Un altro grande vantaggio è che i due materiali sostitutivi, P1 e P16, non hanno bisogno di alcun riempitivo per essere resistenti all’usura. Anche in condizioni di funzionamento a secco assoluto si ottengono durate di vita eccezionali con un basso attrito.
Nella tecnica di verniciatura , il politetrafluoroetilene è considerato una cosiddetta«sostanza che respinge lavernice» a causa delle sue particelle di usura. Nelle valvole o nelle pompe per vernici si utilizzano quindi da anni guarnizioni speciali in polietilene a peso molecolare ultraelevato utilizzato per garantire l’assenza di LABS richiesta.
È possibile realizzare anche componenti multifunzionali in UHMW-PE?
Che si tratti di anelli di tenuta per alberi (WDR), guarnizioni ad ago o pistoni di comando, l’unico limite alla fantasia dei progettisti è dato dai limiti della lavorazione meccanica. Dopotutto, anche queste alternative sono materiali sinterizzati a pressatura, non stampati a iniezione. Questo permette di solito di sostituire facilmente i sistemi di tenuta esistenti e i componenti di montaggio con soluzioni multifunzionali.
In breve: i due materiali Enduflon P1 e P16 rappresentano delle vere e proprie alternative prive di PFAS alle guarnizioni in PTFE, che si distinguono per la loro sostenibilità e per la loro applicabilità praticamente universale.
Che esperienze avete fatto? Non vedo l’ora di ricevere tanti commenti!
Stefan Bock
Teflon®è un marchio registrato di The Chemours Company FC, LLC.
