La varietà di plastificanti nella gomma: una panoramica

I plastificanti sono spesso classificati in base alla loro origine in plastificanti a base di oli minerali, sintetici e naturali. Per esigenze particolari, Nordmann ha in portafoglio ulteriori soluzioni di plastificazione specializzate.

I plastificanti a base di oli minerali, che derivano direttamente dal petrolio, sono utilizzati principalmente per estendere e ridurre il costo dei polimeri e possono essere suddivisi in oli paraffinici, naftenici e aromatici (a seconda del componente predominante).

Oli minerali paraffinici: Questi oli minerali sono adatti per prodotti vulcanizzati resistenti ai raggi UV e sono caratterizzati da una buona solubilità. Gli esperti distinguono gli oli bianchi in base al loro grado di purezza, classificandoli come tecnici o medici. Gli oli bianchi medicali soddisfano i severi requisiti delle farmacopee internazionali, come la Farmacopea Europea (Ph. Eur.) e la Farmacopea degli Stati Uniti (USP).

• Oli bianchi tecnici: Gli oli Shell Catenex T e Shell Risella X sono oli di processo altamente raffinati prodotti con metodi diversi. Shell produce gli oli Catenex T con un processo di estrazione a solvente, mentre gli oli Shell Risella X si basano sull'innovativa tecnologia gas-to-liquids (GTL). Entrambi gli oli sono caratterizzati da una composizione praticamente incolore e priva di zolfo. Questo li rende ideali per l'uso nelle mescole di gomma. Come plastificanti, offrono un'eccellente stabilità del colore, bassa volatilità e bassi livelli di zolfo. Gli oli bianchi tecnici aumentano la mobilità della catena dei polimeri. Ciò migliora l'elasticità e la durata delle mescole di gomma, contribuisce alla distribuzione uniforme delle cariche e riduce la durezza. Ciò si traduce in una maggiore flessibilità e in una maggiore durata dei prodotti finali. Gli oli Shell Catenex T e Risella X sono compatibili con un'ampia gamma di polimeri, tra cui BR, EPDM, IIR e NR.
• Oli bianchi medicali: Gli oli Shell Ondina sono oli bianchi paraffinici privi di aromi. Come plastificanti nelle mescole di gomma, offrono un'eccellente stabilità del colore, bassa volatilità e basso contenuto di zolfo. Gli oli Shell Ondina sono compatibili con un'ampia gamma di polimeri, tra cui BR, EPDM, IIR e NR.

Oli minerali naftenici: Gli oli minerali naftenici sono un altro tipo di plastificante a base di oli minerali utilizzato nella lavorazione della gomma e contengono principalmente composti naftenici, cioè cicloalcani.

• Oli di processo: Gli oli HyPrene di Ergon International sono prodotti dalla raffinazione del petrolio grezzo. Rispetto ai prodotti paraffinici, offrono una maggiore solubilità e contribuiscono a migliorare le proprietà fisiche degli elastomeri. Le loro proprietà (tra cui punti di scorrimento significativamente più bassi) li rendono inoltre ideali per la lavorazione a basse temperature. HyPrene è compatibile con molti polimeri (ad esempio NR, SBR, EPDM, BR e NBR). Ergon International, partner di Nordmann, lo offre in diverse viscosità.
• Gli oli di processo EcoPrene di Ergon International sono oli parzialmente biobased che presentano un migliore equilibrio ambientale e sono certificati ISCC+.

Oli minerali aromatici: Gli oli minerali aromatici, come il TDAE, il RAE e il MES, sono popolari grazie al loro basso costo e alla buona solubilità. Migliorano la dispersione del nerofumo e determinano una maggiore resistenza alla lacerazione e allo strappo.

• Gli oli di processo Aurora di Ergon International sono un'alternativa sostenibile agli oli minerali aromatici e sono al 100% a base biologica.
• Anche gli oli minerali naftenici possono sostituire gli oli minerali aromatici grazie alla loro composizione e alle loro proprietà. Ad esempio, Hyprene L2000 di Ergon International può sostituire TDAE e RAE, mentre Hyprene L1200 è un buon sostituto del MES.

I plastificanti sintetici comprendono esteri monomerici e polimerici, fosfati, eteri e tioeteri, ftalati e polimeri liquidi.

Gliesteri monomerici sono prodotti sinteticamente facendo reagire gli acidi carbossilici con gli alcoli. A seconda dell'acido carbossilico e dell'alcol utilizzati, questi esteri possono essere suddivisi, tra gli altri, in adipati, sebacati e trimelliti:

• Gliesteri dell'acido adipico (adipati), come Glyplast DOA e Glyplast DIDA di Condensia, sono spesso utilizzati per migliorare le proprietà a bassa temperatura degli elastomeri. Offrono una buona combinazione di bassa volatilità e comportamento a freddo. Inoltre, sono particolarmente adatti come plastificanti per polimeri come ACM, AEM, CR o NBR, il che li rende eccellenti alternative agli ftalati. Glyplast 801 e Glyplast 803 sono esteri dell'acido adipico ottimizzati con temperature di servizio ottimizzate rispetto a DOA e DIDA, che coprono intervalli da -50 a 175-180 °C.
• Gliesteri dell'acido sebacico (sebacati) come Glyplast DOS e Glyplast DIDS sono utilizzati principalmente per ottimizzare la flessibilità a freddo, in quanto presentano eccellenti proprietà a bassa temperatura. Offrono inoltre un'eccellente resistenza all'invecchiamento e all'ossidazione. Questo allunga la vita utile dei prodotti in gomma. I plastificanti sebacati sono noti anche per la loro bassa volatilità, che si traduce in minori emissioni di composti organici volatili (VOC). La loro elevata compatibilità con vari elastomeri come CR, CM, CSM e NBR li rende versatili e migliora notevolmente le proprietà meccaniche delle mescole di gomma.
• Gliesteri dell'acido trimellitico (trimellitati) offrono una volatilità molto bassa e una buona resistenza alle alte temperature. Sono spesso utilizzati come sostituti degli ftalati e sono altamente compatibili con ACM, AEM, NBR e HNBR. Glyplast TML810 di Condensia è composto per il 70% da materie prime sostenibili e offre quindi un contributo significativo alla sostenibilità. Inoltre, offre una maggiore resistenza al calore rispetto a Glyplast TMO (noto anche come TOTM). Ftalati: DINP, DOTP, DOP, DIDP e Glyplast DTDP
• Alcuni ftalati sono già classificati come tossici per la riproduzione. Secondo l'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente, DINP e DIDP sono anche sospettati di accumularsi ad alti livelli negli organismi. Ergon International ha sviluppato un'alternativa per le applicazioni industriali basata su materie prime sostenibili: Aurora PHFree.

I plastificantipoliestere sono esteri polimerizzati e possono essere ottenuti come prodotti di reazione di alcoli e acidi carbossilici.

• Iplastificanti esteri polimerizzati sono caratterizzati principalmente da una maggiore resistenza alla migrazione e all'estrazione. Offrono inoltre un'eccellente compatibilità con vari polimeri come NBR/PVC, HNBR e CO/ECO. I plastificanti poliestere della serie Glyplast 206/X NL di Condensia coprono un ampio intervallo di viscosità (850-9000 cP). Hanno una bassa volatilità e sono altamente stabili alle alte temperature. La serie di plastificanti Glyplast 20K/X NL di Condensia è caratterizzata da una maggiore resistenza alla temperatura e all'acqua. Glyplast 1070C, con una viscosità di 15.000 cP, è adatto a requisiti estremi di resistenza alla migrazione.

Ifosfati o gli esteri dell'acido fosforico possono spesso essere utilizzati come plastificanti ritardanti di fiamma. Sono compatibili con le gomme non polari solo in piccole quantità.

Polimeri liquidi

• LaGOMMA LIQUIDA KURARAY comprende la gomma isoprene liquida (LIR) e la gomma butadiene liquida (LBR). Queste gomme sintetiche ad alta viscosità sono a base di isoprene, butadiene e stirene. Sono incolori, trasparenti, quasi completamente inodori e hanno un basso contenuto di VOC.
• I vari tipi di GOMMA LIQUIDA KURARAY servono come plastificanti reattivi e hanno un peso molecolare significativamente più elevato rispetto ad altri plastificanti. Sono co-vulcanizzabili e riducono significativamente la migrazione. L'uso della GOMMA LIQUIDA KURARAY nella fase di compoundazione della gomma riduce i tempi di lavorazione, pur mantenendo proprietà fisiche simili. Le applicazioni tipiche includono pneumatici, cinghie, tubi e altri articoli tecnici in gomma.
• Kuraray ha sviluppato un nuovo tipo di gomma liquida (LIR, LBR, L-SBR) chiamato gomma farnesene liquida (LFR). Il prodotto si basa su materie prime naturali e sostenibili e contiene una forma polimerizzata di β-farnesene (un monomero rinnovabile). Attraverso processi di fermentazione consolidati, ceppi di lievito proprietari convertono fonti di zucchero (ad esempio, la canna da zucchero) in β-farnesene.

Lucant

Lucant di Mitsui Chemical è un oligomero di etilene/α-olefine e quindi un olio plastificante sintetico. Rispetto agli oli minerali, conferisce ai compound EPDM, in particolare, una migliore lavorabilità, flessibilità, resistenza al calore e al freddo e proprietà di lubrificazione e antischiuma ottimizzate. Ciò rende Lucant una scelta eccellente per applicazioni come nastri trasportatori, ammortizzatori e guarnizioni. In particolare, le proprietà meccaniche, come la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura ad alte temperature, sono notevolmente migliorate dall'uso di Lucant, così come le proprietà di lavorazione sul rullo grazie alla maggiore adesività. Lucant può essere utilizzato per ridurre significativamente il compression set delle mescole. Questa proprietà rende il prodotto particolarmente adatto all'uso in applicazioni di smorzamento. Lucant è disponibile in diverse viscosità.

Gli oli vegetali come l'olio di palma, l'olio di soia, l'olio di colza e l'olio di girasole e i loro derivati contengono acidi grassi che possono avere un effetto ammorbidente sulla gomma.

• Oli di processo: Glioli vegetali RBD di Ergon International sono oli di processo ecologici, sviluppati appositamente per l'uso nelle mescole di gomma. Questi oli possono essere prodotti da oli vegetali raffinati, sbiancati e deodorati. Ciò li rende un'alternativa sostenibile agli oli minerali convenzionali. Offrono un'eccellente stabilità termica e resistenza all'ossidazione. Questo allunga la vita utile dei prodotti in gomma. Inoltre, gli oli vegetali RBD migliorano le proprietà meccaniche delle mescole di gomma aumentandone la flessibilità e l'elasticità. La loro bassa volatilità comporta una riduzione delle emissioni di composti organici volatili (VOC). Nel complesso, gli oli vegetali RBD di Ergon International contribuiscono alla produzione di prodotti in gomma ad alte prestazioni e di lunga durata, che funzionano in modo affidabile sia in ambienti caldi che freddi.
• L'olio di soia epossidato è un derivato dell'olio di soia prodotto per epossidazione. L'epossido di FACI è spesso utilizzato come plastificante naturale per la gomma perché ha un buon effetto plastificante ed è più ecologico di alcuni plastificanti sintetici.
• Altri plastificanti naturali sono le resine come la colofonia, la gommoresina e la resina dammar, nonché la pece di catrame di carbone, un prodotto naturale ottenuto dalla distillazione del catrame di carbone.

• Agenti antistatici: Glyplast AS3 di Condensia è un plastificante polimerico ad alta polarità studiato per migliorare le proprietà antistatiche. Si caratterizza per la sua capacità di ridurre significativamente la resistività elettrica delle mescole di gomma dopo un breve periodo di attivazione con l'umidità dell'aria. È l'unico plastificante sul mercato che produce questo effetto in mescole prive di nerofumo. Questo effetto si verifica in superficie e può essere ridotto o eliminato dall'abrasione. Glyplast AS3 è approvato dalla FDA.
• In alternativa, e in combinazione, è possibile utilizzare Glyplast AS809. L'effetto antistatico di questo plastificante non è superficiale, ma agisce all'interno della mescola di gomma e quindi non può essere eliminato per abrasione o attrito. Glyplast AS809 non è approvato dalla FDA.
• Ausiliari di sformatura: Glyplast 706/5 è stato sviluppato specificamente per la sformatura di mescole elastomeriche ACM/AEM polari. Questo olio plastificante a base d'acqua riduce il numero di cicli di pulizia. Può essere recuperato per distillazione e quindi riutilizzato più volte.

I plastificanti sono un componente chiave nella lavorazione dei polimeri. La loro selezione e applicazione mirata può influenzare in modo significativo le proprietà dei materiali e la lavorabilità dei polimeri. Permettono di realizzare prodotti personalizzati con funzioni specifiche e contribuiscono in modo decisivo alle prestazioni dei materiali moderni.