RESISTENZA ALL’OZONO DELLE GOMME

L’OZONO

Forse non lo sappiamo ma l’Ozono è presente nella nostra atmosfera in piccolissime quantità. Anche se l’entità di Ozono è contenuta, questo gas può causare negli articoli in gomma che sono sottopostosi a sforzo di trazione delle fessurazioni e la conseguenza è la perdita della proprietà del materiale. Risulta quindi necessario testare la resistenza delle gomme all’esposizione all’Ozono.

A causa delle incertezze dell’esposizione naturale, i test per la resistenza all’ozono delle gomme vengono normalmente eseguiti in laboratorio utilizzando camere per l’ozono appositamente progettate.

Il test di resistenza si basa sul principio di esporre i provini nella maggior parte dei casi sotto sollecitazione di trazione statica, ma si possono anche sottoporre a prova sotto sollecitazione dinamica continua, o sotto periodi alternati di sollecitazione dinamica e statica, in una camera chiusa ad una temperatura specifica, ad umidità elevata o non specificata e ad un’atmosfera contenente una concentrazione fissa di ozono.

I provini vengono esaminati periodicamente o al termine del test per verificarne la fessurazione superficiale (fenomeno di ozone cracking).

AZIONE DELL’OZONO SULLE GOMME

Molte mescole in gomma presentano doppi legami carbonio – carbonio che reagiscono facilmente con l’O3 in particolare se si trovano in uno stato di trazione. La conseguenza è la rottura delle catene dell’elastomero e la presenza di cricche / rotture a livello superficiale.

L’ozono rompe il doppio legame C=C creando un composto detto Molozonide molto instabile che si decompone rapidamente e tende a scindersi per formare una struttura detta Zwitterion e un’aldeide o chetone:

Fig.1 – Rottura dei doppi legami da parte dell’Ozono.

Alcuni elastomeri sono intrinsecamente resistenti all’azione dell’ozono proprio perché non hanno doppi legami C=C nella loro struttura, ad esempio l’EPDM.

Per le gomme che invece sono sensibili all’azione dell’ozono esistono degli opportuni agenti anti-ozonanti. Questi additivi, che rallentano o bloccano totalmente le reazioni sopra, donano protezione in quanto sono più reattivi rispetto alla superficie della gomma formando un film superficiale di scudo tra il materiale e l’atmosfera.

LA PROVA DI RESISTENZA ALL’OZONO

A livello internazionale esistono delle normative che regolano i requisiti relativi alle strumentazioni e consigliano i parametri da utilizzare per il test, ad esempio:

% di Ozono, Temperatura e Allungamento da imporre.

Ovviamente dipenderà dal Capitolato di appartenenza e quindi alla tipologia specifica di materiale e applicazione determinare le condizioni precise.

Generalmente si utilizzano i seguenti parametri:

Concentrazione di Ozono = 50 ± 5 pphm (50 parti di ozono ogni 100 milioni di parti di aria)

Temperatura = 40 ±2°C

Allungamento = 20 ± 2%

Tempo = 72h

Come tipologia di provini spesso vengono utilizzate o delle “strisce” oppure provini a osso di cane (dumbbell) che si utilizzano per le prove di trazione. I test piece vengono fustellati direttamente dall’articolo finito, oppure dalle placchette se si vuole verificare una mescola.

Parlando di resistenza all’Ozono con metodo Statico questi vengono inseriti in opportuni morsetti per imporre loro l’allungamento indicato. I morsetti devono essere realizzati in un materiale (ad esempio alluminio) che non decompone facilmente l’ozono. I porta-provini vengono montati su un supporto rotante (i provini ruotano sia su se stessi e sia intorno alla camera).

Fig.2 – Esempio di provini Dumbbell e di morsetto.

I risultati di resistenza vengono espressi generalmente con assenza o presenza di cricche.

Alcune volte è prevista una valutazione con un indice di merito relativo alla visibilità di screpolature, ad esempio:

*INDICE DI MERITO*	*DIFETTI SUPERFICIALI*	*CLASSE UNI*
6	Screpolature non visibili all’ingrandimento 6x	00
2	Screpolature non ancora visibili all’ingrandimento 2x	0
1	Screpolature non visibili all’ingrandimento 1x	1
0	Piccole screpolature visibili all’ingrandimento 1x	2
00	Screpolature medie e grandi visibili all’ingrandimento 1x	3

Di seguito un esempio di fenomeno di cracking presente al termine di un invecchiamento (50pphm, 40°C, 20% allungamento, 72h):

Fig.3 – Esempio di Ozone cracking.

Spesso vengono testati anche i componenti finiti. Essi vengono, in accordo al cliente, ad esempio stressati come nella loro applicazione (in assetto).

Generalmente le tubazioni possono anche venire avvolte su dei mandrini di diametro definito in funzione del raggio di curvatura minimo indicato a disegno.

Hai un articolo in gomma oppure una mescola e vorresti sapere se è opportunamente additivata di anti-ozonanti? Manda una mail a [email protected]!

Nei nostri laboratori possiamo eseguire le prove indicate e molte altre, vi lasciamo il link alle prove di laboratorio !

Un grazie speciale, va alla nostra collega Dott.ssa Pasquariello, esperta nel settore gomma, la quale ci sensibilizza su questo tema così da fornirci nuovi contenuti per queste #pilloledilaboratorio!

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