Fibre sintetiche compresse: il materiale

Le giunture compresse sono ottenute da una mescola viscosa di fibre sintetiche ad alta tenacità, riempitivi inorganici e leganti elastomerici, che viene vulcanizzata in forma di lastra, sotto la pressione di due cilindri contro-rotanti (calandre). L’acronimo internazionale è CSF (compressed synthetic fibre).



Fibre
Le fibre rappresentano il componente più importante: esse devono presentare modulo di elasticità e resistenza a trazione elevati, stabilità termica e chimica, e capacità di coesione con gli altri componenti. Nella fotografia, qui sotto, ottenuta con elettro-microscopio a scansione, si osservano una fibra aramidica di Kevlar® (sopra) ed una speciale fibra di vetro (sotto) in una giuntura FASIT. Le fibrille bene aperte sulla superficie della fibra di Kevlar® permettono l’agganciamento ai riempitivi ed alla matrice elastomerica, impartendo al materiale elasticità e resistenza allo scorrimento viscoso. Queste caratteristiche si traducono in elevati valori di ritorno elastico e “stress retention” della guarnizione.



L'elevata resistenza termica, chimica e meccanica delle fibre aramidiche si deve alle loro speciali caratteristiche fisico-chimiche: doppi legami carbonio-azoto conferiscono rigidità alla catena polimerica che si sviluppa così per ordinati piani paralleli. Tale struttura é però soggetta all'attacco del vapore d'acqua (che idrolizza i legami intermolecolari) e di acidi e basi forti: in presenza di questi fluidi la preservazione dell'integrità della guarnizione é affidata alla schermatura offerta dalla matrice elastomerica, che é efficace nell'ambito di temperature contenute. Le fibre di vetro, più stabili termicamente, presentano però scarsa flessibilità, limitata capacità di coesione con gli altri componenti, dovuta alla mancanza di fibrille, e tendenza ad allinearsi lungo la direzione di calandratura, cosa che determina anisotropia delle caratteristiche meccaniche delle lastre. Per tali motivi le fibre di vetro sono oggi utilizzate soltanto in abbinamento con fibre aramidiche, per realizzare giunture con elevata resistenza alla temperatura ed all'azione idrolizzante del vapore. Allo stesso scopo, in alcuni tipi pregiati di giunture, sono utilizzate fibre di carbonio: queste presentano anche un'ottima resistenza chimica, in particolare nei confronti di sostanze fortemente alcaline, ed inoltre, grazie all'eccellente stabilità termica, consentono alla guarnizione di conservare una valida tenuta anche in caso di incendio. Per condizioni meno gravose, dove si ricerchi particolarmente l’economicità del prodotto, si utilizzano fibre sintetiche a limitata resistenza termica (per es. poliestere) e naturali (cellulosa). Tutte le giunture Euroguarco sono completamente esenti da fibre di amianto.

Legante
Il legante elastomerico realizza la funzione di sbarrare la strada al fluido confinato, conformandosi alla superficie delle flange e chiudendo la porosità tra riempitivi e fibre. Tra le gomme più usate vi sono NR, SBR, NBR, CR, EPDM e CSM: il tipo di legante va selezionato essenzialmente in funzione della sua resistenza all'aggressione chimica da parte del fluido confinato. Poiché la resistenza meccanica é affidata alle fibre, un certo indurimento del legante alle alte temperature può essere tollerato in una guarnizione compressa.

Riempitivi
Anche i materiali così detti di riempimento rivestono una notevole importanza, legata soprattutto alla loro forma, superficie specifica e carica elettrostatica: tutti fattori che concorrono a determinare la capacità di mescolarsi intimamente con le fibre di rinforzo. I riempitivi si dividono in due tipi: quelli a struttura fibrosa (fibre di vetro, roccia, ceramica, ecc.) e quelli a struttura granulare (caolino, vari tipi di solfati ed ossidi ceramici, lamelle di grafite ecc.), con dimensioni che vanno dal submicromico alle centinaia di micron.

Armature
Armature di reti metalliche migliorano la resistenza al creep ed allo schiacciamento, ed inoltre costitiscono una sicurezza contro il rischio di esplosione della guarnizione (blow out).

Al momento della selezione del materiale sarà opportuno accertarsi che esso non contenga, se non in quantità trascurabile, impurità quali agenti clorurati o ferriti, capaci di attivare la corrosione delle flange.