Nell'industria oil & gas, si usano gli anelli di tenuta per impedire a polvere, sporco, acqua e altre sostanze dannose di penetrare e danneggiare i macchinari. Le guarnizioni sono un componente vitale per aiutare a proteggere i vari componenti tra cui cuscinetti a sfera a tenuta stagna, a manicotto e a rulli.

In ogni ambito della prospezione nel settore oil & gas, la scelta dei materiali più adatti è fondamentale per applicazioni di tenuta efficaci. Il processo produttivo nel settore oil & gas richiede sistemi di tenuta in grado di operare anche a livelli di temperatura e pressione molto elevati.

Le temperature più elevate e l'esposizione a tali temperature ha creato il bisogno di materiali che possano resistere in queste condizioni difficili. Queste condizioni estreme richiedono materiali che fungano da complemento o rinforzo per gli elastomeri per garantire il giusto livello di tenuta.

I materiali comunemente usati in questi sistemi offrono un ampio portfolio di qualità termiche e chimiche, tuttavia, le loro scarse proprietà meccaniche possono portare all'estrusione attraverso le fessure di sigillatura durante l'operatività.

Termoplastici ad Alte Prestazioni

I termoplastici ad alte prestazioni vengono solitamente utilizzati per applicazioni di tenuta e rinforzo nell'industria oil & gas per via delle loro proprietà. PTFE e PPS vengono spesso usati per le applicazioni di tenuta perché hanno un'eccezionale resistenza chimica e resistono in ambienti difficili, tuttavia, dove il creep è un fattore importante, il PEEK potrebbe essere più adatto del PTFE che ha un basso coefficiente di attrito.

Il PEEK è solitamente preferito per le applicazioni di tenuta perché resiste a temperature estreme e agli agenti chimici che si ritrovano spesso negli ambienti a temperature e pressione elevate. Il TECAPEEK (PEEK) di Ensinger ha dimostrato di possedere le proprietà meccaniche necessarie per essere utilizzato come anello di rinforzo di queste guarnizioni o addirittura come guarnizione.

Maggiore sicurezza è data dal fatto che i prodotti TECAPEEK di Ensinger possono ottenere la conformità all'utilizzo nelle difficili applicazioni del settore oil & gas in base alle specifiche EN ISO 23936-1:2009 e NORSOK M-710 Ed. 3.

La scelta di utilizzare materiali plastici per questa applicazione può presentare numerosi vantaggi. Il PTFE è uno dei fluoropolimeri più comunemente utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni. Il polifenilensolfuro (PPS) - TECATRON - è un termoplastico per alte temperature.

Oltre a questo, le proprietà meccaniche dei materiali plastici Ensinger possono essere ulteriormente migliorate con l'introduzione di cariche come i rinforzi in vetro e carbonio che li arricchiscono di nuovi vantaggi rispetto ad altri materiali.

Materiali Elastomerici

Per identificare il materiale più corretto è importante conoscere le caratteristiche del sistema di tenuta. Il Poliuretano è uno dei materiali più impiegati nella produzione di guarnizioni. Si tratta di una mescola con un'ottima resistenza meccanica, elevato allungamento a rottura ed eccellente resistenza all'abrasione e al taglio. E' adatto in presenza di oli minerali, derivati del petrolio e idrocarburi.

Il POM, o Polimetilossido, è conosciuto comunemente come resina acetalica. E' estremamente compatibile con la maggior parte degli oli lubrificanti e fluidi in genere. Di norma è utilizzato nella costruzione di boccole, anelli anti-estrusione e pattini di guida nei cilindri.

Il PTFE ha un coefficiente di attrito molto basso ed è caratterizzato da un'ottima resistenza all'invecchiamento e alle sollecitazioni statiche e dinamiche. Inoltre ha anche un'ottima resistenza agli agenti chimici e al fuoco, non propagando la fiamma.

La resina fenolica è inadatta all'utilizzo alimentare a causa della composizione chimica. Si tratta di un materiale sintetico ottenuto dalla reazione chimica tra il fenolo e la formaldeide con cui si impregnano fibre di cotone o poliestere. Presenta elevata tenacità e resistenza a trazione e usura e un basso coefficiente di attrito.

L'NBR ha una buona resistenza a oli minerali e grassi, come oli motore, per cambi, differenziali. Invecchia rapidamente se esposto a sole, aria o agenti atmosferici in generale. E' estremamente versatile dal punto di vista applicativo grazie a compatibilità termica e stabilità delle caratteristiche meccaniche da - 40°C a 120 °C nelle sue varie formulazioni.

L'FKM è conosciuto anche come Viton: si tratta di una gomma sintetica molto resistente al calore, a oli, idrocarburi alifatici e aromatici e agli agenti chimici.

Il TPE, o termoplastico elastomero, è una resina poliestere disponibile in diversi gradi di durezza. Si tratta di un materiale flessibile come gli elastomeri e dotato di proprietà meccaniche simili alle materie plastiche. Ha un'ottima resistenza a taglio e abrasione ed elevate caratteristiche chimiche. È compatibile con oli lubrificanti, idrocarburi e molti fluidi come acidi e basi.

Le guarnizioni in TPE (Elastomeri Termoplastici) rappresentano una soluzione innovativa e versatile per diverse applicazioni industriali. I TPE sono noti per la loro eccellente flessibilità e resistenza all'abrasione, che li rende adatti per guarnizioni che richiedono una sigillatura efficace e duratura. Questi materiali mantengono la loro elasticità anche a temperature estremamente basse, il che li rende ideali per applicazioni in ambienti freddi.

Fra le tecnologie che Friul Filiere è in grado di fornire al mercato, c’è anche la gamma di profili realizzati in Elastomeri Termoplastici Vulcanizzati (TPV). Friul Filiere è impegnata nello sviluppo di soluzioni che non solo migliorano le performance e l’efficienza dei processi produttivi dei nostri clienti ma sono anche rispettose dell’ambiente.

Altre tipologie di guarnizioni

Le guarnizioni servono a sigillare due parti per garantire che il contenuto non fuoriesca nei punti in cui è stata effettuata la giunzione. Questo è il caso, ad esempio, di due elementi che compongono una tubazione attraversata da un liquido o da un gas. Nella fase di costruzione della tubazione, le guarnizioni vengono aggiunte per evitare le perdite.

Le guarnizioni svolgono anche un compito di protezione dagli agenti esterni, come ad esempio acqua o contaminanti. Si pensi in quest'ultimo caso a contenitori sanitari che proteggono farmaci che non possono entrare a contatto con l'aria esterna.

Le guarnizioni svolgono un compito di sigillatura nei casi in cui non è possibile utilizzare i collanti. I materiali di cui sono composte le guarnizioni dipendono dalle temperature, dalla pressione e dalla natura del liquido che scorre o da cui deve proteggere.

Per esempio, per sigillare in presenza di acqua fredda si utilizzano la gomma nitrilica, il cuoio e la canapa. In presenza di acqua calda si preferisce usare una fibra vulcanizzata, come il piombo o il rame.

L’EPDM (dall’inglese Ethylene-Propylene Diene Monomer) è una gomma sintetica ottenuta dalla copolimerizzazione di etilene, propilene e da un terzo monomero rappresentato da un diene, ovvero un composto avente due doppi legami. Questo innovativo materiale presenta numerose proprietà meccaniche, elastiche e fisiche che lo rendono un prodotto di grande efficienza e adattabilità. È dotato di una straordinaria elasticità. Si contraddistingue per il ritorno immediato alla forma originale anche dopo prolungati periodi di pressione. È chimicamente stabile. Assicura un ottimo isolamento termico e acustico nonché una notevole ermeticità.

Con il termine “Mousse” si indicano genericamente le gomme sintetiche espanse a cellule chiuse. Esiste anche una versione Mousse EPDM Soft a cellule aperte, idonea per usi generici. Questo prodotto si dimostra resistente ai raggi UV e agli agenti atmosferici, mantenendo intatta la sua elasticità e la sua sofficità nel tempo.

L’EPDM è una delle gomme più utilizzate nel mondo dell’industria per l’ottima resistenza e la grande adattabilità. A livello industriale l’utilizzo più noto è probabilmente quello che avviene nel settore automobilistico. L’EPDM si impiega per esempio nelle guarnizioni dei finestrini, delle porte e dei bagagliai, e in taluni casi anche nelle guarnizioni dei parabrezza.

Le guarnizioni standard vengono utilizzate per più impieghi differenti da diversi soggetti. Questo ha permesso l'utilizzo di tecnologie produttive più standard e la conseguente possibilità di mantenere spesso queste guarnizioni a magazzino. Queste guarnizioni, definite anche paraolio, sono utilizzate per gli alberi rotanti.

Le rondelle, definite talvolta DN, DE o PN, sono delle guarnizioni piane a forma circolare forate al centro. Spesso vengono realizzate con ulteriori fori più o meno grandi e più o meno numerosi. Le dimensioni delle rondelle e dei fori possono seguire delle tabelle dimensionali standard. Hanno differenti impieghi e vengono realizzate in molti materiali diversi. Vengono considerate guarnizioni per flange, per l'idraulica, per i raccordi e per vari altri usi.

I dischi sono guarnizioni a forma circolare di diametri differenti e possono essere usati in svariati settori per diversi utilizzi.

Le guarnizioni spirometalliche possono essere considerate come un compromesso tra le guarnizioni metalliche e le guarnizioni a base di materie plastiche. Le spirometalliche sono realizzate avvolgendo a spirale un nastro di acciaio fino al raggiungimento del diametro desiderato. L'acciaio spesso viene additivato con nichel, cromo, silicio, molibdeno, titanio... Le spirometalliche si categorizzano anche in base al filler che viene usato. I più comuni sono: grafite, PTFE, minerali di clorite e fibre ceramiche.

Le guarnizioni a labbro sono principalmente utilizzate con i pistoni. Esistono diversi tipi di guarnizione a labbro. Queste guarnizioni, definite anche paraolio, sono utilizzate per gli alberi rotanti. Sono caratterizzate da un corpo in metallo ricoperto in gomma, da uno spigolo di tenuta e da una molla toroidale.

Queste guarnizioni dalla tipica forma a V vengono utilizzate principalmente per alberi rotanti e per cuscinetti. Questa forma particolare garantisce, in determinate sedi nelle quali vengono utilizzati, una maggior tenuta, un minor attrito, una maggior lubrificazione, una minor usura e una minor dissipazione di energia.

Guarnizioni di attrito

Le guarnizioni di attrito rappresentano una componente fondamentale all’interno di numerose applicazioni industriali caratterizzate da condizioni operative impegnative, nelle quali l’attrito e la dissipazione termica costituiscono sfide rilevanti.

GBL sviluppa queste guarnizioni utilizzando materiali avanzati, ottimizzati per resistere a sollecitazioni meccaniche estreme, come quelle riscontrabili negli impianti frenanti del settore automotive. Beneficiando anche delle sinergie tecnologiche con le altre aziende del gruppo, contiamo su un’alta flessibilità produttiva e sulla capacità di sviluppare soluzioni personalizzate che richiedono performance, resistenza e precisione.

Materiali per le guarnizioni di attrito

La selezione dei materiali è cruciale per garantire le prestazioni delle guarnizioni di attrito, soprattutto in presenza di un prolungato contatto tra superfici in movimento e del relativo sviluppo di alte temperature. Per realizzare le tue guarnizioni utilizziamo materie prime progettate per mantenere l’integrità meccanica e la funzionalità operativa anche sotto carichi elevati e minimizzare, inoltre, possibili fenomeni di degradazione.

La nostra ricerca nel campo dei materiali ha l’obiettivo di garantire alle tue tenute delle prestazioni durature nel tempo, che preservino l’operatività, la qualità e la sicurezza dei tuoi sistemi e ne prolunghino la vita utile. I principali materiali utilizzati comprendono:

  • Elastomeri: materie prime naturali o sintetiche che riescono a subire deformazioni elastiche e trazioni, riassumendo la loro forma originaria a riposo e mantenendo un livello di tenuta sempre eccellente.
  • Materiali termoplastici: apprezzati per le proprietà di resistenza al calore e all’abrasione, ideali per tutte le applicazioni che prevedono stress derivanti dall’attrito e richiedono massima stabilità dimensionale.
  • Tessuti gommati: elastomeri rinforzati con del tessuto, al fine di ottimizzarne la resistenza a sollecitazioni meccaniche ripetute, pressioni e stress termici.

Tipologie di guarnizioni di attrito

Le guarnizioni di attrito prodotte da GBL si articolano in diverse tipologie, progettate specificamente per soddisfare le esigenze tecniche di diverse applicazioni. Quali sono le principali?

  • Guarnizioni di attrito per impianti frenanti: Ottimizzate per il settore automotive e fondamentali per garantire una frenata sicura. Realizzate con materiali specifici, offrono buona resistenza all’usura, garantendo la tenuta e la stabilità del sistema frenante.
  • Guarnizioni per sistemi ad alta pressione: Impiegate nelle applicazioni soggette a elevate pressioni e attrito, come nei sistemi idraulici e oleodinamici, dov’è importante assicurare resistenza sotto pressione, prevenendo cedimenti e garantendo la tenuta nel breve e lungo termine.
  • Guarnizioni resistenti a sostanze chimiche: I componenti di tenuta possono essere usati all’interno di ambienti con la presenza di sostanze chimiche aggressive o corrosive. In questi contesti, l’uso di materiali speciali è d’obbligo per assicurare la funzionalità anche in condizioni ambientali difficili.
  • Guarnizioni per applicazioni speciali: Possono essere richieste dall’industria anche guarnizioni per applicazioni particolari, da inserire in strutture rotative (ad esempio ingranaggi) oppure in contesti con vibrazioni continue (come alcuni macchinari industriali). In questi casi le tenute devono essere in grado di affrontare temperature estreme e frizioni anche in presenza di oscillazioni e movimenti particolarmente sfidanti.

Il team GBL può progettare le tue guarnizioni di attrito con un approccio su misura, considerando le tue specifiche esigenze applicative e le condizioni operative in cui verranno utilizzate. Questa capacità di personalizzazione è un elemento distintivo che ci caratterizza e ci permette di lavorare a stretto contatto con te, per ottimizzare sia le prestazioni che l’efficienza operativa dei tuoi progetti.

Personalizzazioni per il settore automotive

Il settore automotive impone il rispetto di requisiti stringenti, in termini di normative e di performance. I nostri esperti riescono a sviluppare guarnizioni di attrito completamente customizzabili, destinate agli impianti frenanti e agli altri componenti soggetti a sollecitazioni elevate e installate su auto, motocicli, mezzi agricoli e industriali.

La progettazione punta a massimizzare la resistenza all’usura e minimizzare il degrado funzionale del componente, al fine di garantirti una durata estesa e una ridotta necessità di manutenzione. Il processo di co-ingegnerizzazione che coinvolge il nostro team tecnico e i produttori di componenti automotive permette di realizzare guarnizioni perfettamente adattate alle esigenze specifiche dei sistemi in cui vengono installate.

Questo approccio consente di migliorare l’affidabilità del sistema nel suo complesso e di ridurre i costi di progettazione, produzione e gestione del prodotto nel suo ciclo di vita.

Le principali personalizzazioni includono elementi quali le geometrie delle guarnizioni, chiamate a inserirsi in alloggiamenti complessi, facilitando sia l’installazione, sia la connessione con il sistema. A richiedere un elevato livello di customizzazione anche la composizione dei materiali, adattata per migliorare determinate proprietà, quali la resistenza al calore, la stabilità strutturale o la capacità di dissipare l’energia generata dall’attrito.

Perché scegliere le guarnizioni di attrito GBL

I componenti che possiamo sviluppare per te sono la soluzione ideale per affrontare condizioni operative estreme, con la sicurezza di prestazioni elevate anche in presenza di forti attriti e temperature critiche.

Le nostre proposte su misura soddisfano ogni esigenza specifica, garantendo un’integrazione perfetta nel sistema applicativo finale. A ogni tipo di guarnizione industriale corrisponde una determinata funzione in base al materiale di cui è composta: da quelle in gomma a quelle metalliche, da quelle in plastica a quelle in tessuto.

Guarnizioni industriali in plastica

Vi sono, tuttavia, materiali più o meno adattabili e funzionali - ciò dipende chiaramente dai settori d’utilizzo - e altri che invece rispondono alle esigenze dei principali consumatori industriali. In quest’ultimo caso, tra le scelte ideali rientrano sicuramente rondelle e distanziali in plastica. La scelta delle guarnizioni industriali in plastica, che si tratti di rondelle o distanziali in plastica, risulta ottimale per moltissimi settori industriali poiché la materia prima di cui si compongono questi elementi gode di proprietà chimiche e meccaniche migliori rispetto ad altri materiali.

Ad esempio, le rondelle in plastica trasparente hanno una resistenza maggiore rispetto alle corrispettive in metallo, proprio grazie al materiale di cui sono composte. Abbiamo già anticipato che le materie plastiche sono utilizzate in settori industriali di diverso tipo. La plastica è poi un materiale economico.

Sono materie plastiche che, sotto l’azione del calore, posso essere modellate per creare forme diverse. Sono un gruppo di materie plastiche che possono essere sottoposte all’azione del calore per modellarle secondo le necessità. Parliamo di polimeri, sintetici o naturali, che possiedono come caratteristica un’elasticità tale da permettere un allungamento da 1 a 10 volte. Questo perché, essendo costituite da reticoli a maglie larghe, una volta che la forza esterna smette di agire, il polimero ritorna al suo stato iniziale. Il polimero da polvere o liquido viene quindi trasformato in prodotto finito tramite dei processi di lavorazione.

Come anticipato prima, i materiali termoplastici e termoindurenti e gli elastomeri si comportano in modo diverso in rapporto al calore a cui sono esposti. Questo fa sì che rondelle e distanziali in plastica termoindurente avranno impieghi e usi diversi dalle guarnizioni in plastica termoplastica. Cerchiamo dunque di capire le loro differenze e gli impieghi principali di queste tre tipologie di materiali.

Ma quali sono i principali polimeri termoplastici e termoindurenti a cui i produttori di rondelle in plastica ricorrono? E quali invece i principali polimeri di elastomeri?

I polimeri termoplastici possono essere sottoposti più volte a fusione e quindi a rimodellazione. Sono caratterizzati da una struttura molecolare a catena con un basso grado di reticolazione. I polimeri termoindurenti, ricordiamo, appartengono a quella categoria delle materie plastiche che possono essere formati, ovvero modellati, una sola volta in quanto se nuovamente sottoposti a riscaldamento, si decompongono carbonizzandosi.

Tra gli elastomeri, la gomma merita senza dubbio un discorso a parte. Sono proprio gli elastomeri a determinare il comportamento della gomma. Queste molecole di notevolissima lunghezza, nella condizione di risposo, sono ripiegate su loro stesse. le prime derivano dalla coagulazione del lattice di alcune piante tropicali, che si raccoglie grazie a delle incisioni praticate sul fusto di queste piante.

Le materie plastiche termoindurenti sono costituite da resine che detengono numerosi vantaggi per la realizzazione di prodotti come le rondelle in plastica trasparente:

  • Resistenza termica: la caratteristica di essere costituiti da molecole chimicamente legate tra loro permette di evitare fenomeni di indebolimento e la conseguente prestazione meccanica.

Quando si parla di guarnizioni industriali in plastica, e in particolare di rondelle, la scelta ricade spesso sulle rondelle di Teflon®. Le rondelle in Teflon® PTFE risultano, quindi, ottimali e dalle alte prestazioni. E sono tali da poter essere utilizzate nei diversi settori industriali come quelli chimici e farmaceutici, ma anche elettrici e meccanici, in quanto maggiormente idonee in presenza di agenti chimici aggressivi. Senza dimenticare il settore alimentare dove le guarnizioni in teflon sono ideali in virtù della completa atossicità del materiale.

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