Soffietti e membrane “elastici” in PTFE

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I componenti in teflon possono sostituire i manicotti in gomma?

Soffietti e membrane vengono utilizzati in ambito tecnico come cosiddette“guarnizioni ermetiche”, in grado di sigillare i movimenti senza perdite.
Entrambi questi termini tecnici derivano in realtà dalla denominazione di sottili membrane di origine animale.
Storicamente, inizialmente venivano utilizzati per realizzare sacche per l’acqua e mantici.
Oggi si intendono componenti che vengono inseriti tra due spazi per compensare i movimenti relativi.

A questo proposito, sono possibili diverse direzioni di movimento:

• Compensazione assiale / lineare
• Compensazione radiale / laterale
• Angolare / Compensazione angolare

Il termine ” membrana ” o ” diaframma ” si riferisce principalmente a componenti piatti che possono accogliere solo piccoli spostamenti rispetto al loro diametro.
I soffietti, invece, potrebbero essere descritti come una serie in cascata di tante membrane singole collegate tra loro, in modo da ottenere una corsa maggiore. Il termine“manicotto”può riferirsi a entrambi.

Il gruppo di materiali più importante per le membrane e i soffietti è ovviamente quello degli elastomeri. I materiali più comuni sono NBR, HNBR, silicone (VMQ), EPDM, Santoprene® (copolimero EPDM-PP) o Viton® (FKM). Nelle applicazioni industriali e automobilistiche si trova una grande varietà di pezzi stampati in gomma. Lo sviluppo di questi componenti speciali diventa redditizio soprattutto a partire da grandi quantità. Un grande vantaggio dei manicotti in gomma è l’enorme flessibilità del materiale, che perdona piccoli errori di progettazione.

Se serve una maggiore resistenza chimica o una temperatura di esercizio più alta, si ricorre spesso al PTFE o, in casi più rari, al UHMW-PE . Per entrambi questi materiali si tratta di termoplastici con una bassa percentuale di elasticità. Per questo, in fase di progettazione, bisogna fare attenzione che i fianchi delle pieghe siano il più possibile radiali e non inclinati. In questo modo si garantisce il movimento della zona delle pieghe, nonostante la scarsa elasticità del Teflon® o del polietilene. I soffietti vengono solitamente realizzati mediante rotazione, più raramente mediante soffiaggio.

Per le membrane è più o meno la stessa cosa: nel caso delle membrane in gomma basta un semplice disco piatto che si possa deformare facilmente in senso assiale. Le membrane in Teflon® ritorte vengono spesso dotate di una nervatura che si srotola in entrambe le direzioni durante la corsa. La nervatura dovrebbe essere progettata in modo tale che la pressione differenziale agisca dal lato concavo (cavo). Come regola generale per la nervatura, si è stabilito un fattore compreso tra 0,5 e 0,7 dello spessore originale della membrana in gomma. A causa della diversa distribuzione delle sollecitazioni, lo spessore della parete dovrebbe diminuire verso l’esterno.

Non tutti i progettisti sanno che il politetrafluoroetilene vaginale stampato idraulicamente dei noti produttori presenta un’enorme resistenza alla flessione alternata. Se si seguono le indicazioni di progettazione di cui sopra, è infatti possibile progettare soffietti e membrane che non hanno nulla da invidiare alla durata dei manicotti in gomma. Ciò è dovuto alla struttura molecolare del PTFE, caratterizzata esclusivamente da catene unidimensionali che possono muoversi l’una rispetto all’altra. Un altro vantaggio è la lavorazione meccanica dei componenti, che non richiede l’uso di utensili. In questo modo è possibile produrre anche piccole quantità in modo rapido, personalizzato ed economico.

In sintesi, si può dire che, anche con spazi di installazione prestabiliti, le membrane e i soffietti in gomma possono essere sostituiti con soluzioni su misura in PTFE. Alla fine, con l’unità esistente, si ottengono vantaggi come la resistenza chimica universale, un ampio intervallo di temperature, l’innocuità fisiologica e molto altro ancora.

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Stefan Bock