Generalità sugli O-ring in gomma

Introduzione
Le prime tenute con O-Ring hanno già più di 100 anni e sono state registrate nel 1882 come anelli di tenuta per vetro in un brevetto per rubinetti per acqua di Th. A. Edison. Altri brevetti con applicazione di O-Ring sono stati rilasciati nell'America del nord nell'anno 1930. Il cammino trionfale dell'O-Ring ha avuto inizio solo dopo la scoperta e lo sviluppo del caucciù sintetico verso l'anno 1930. Lo sviluppo ininterrotto nel settore dei materiali, e specialmente la creazione di nuovi gruppi di elastomeri, sostiene efficacemente i campi di applicazione sempre più numerosi degli O-Ring. Oggi giorno, l'O-Ring è la tenuta più diffusa, che viene applicata in milioni di pezzi in tutti i rami dell'industria. La conformazione semplice, il montaggio e la manutenzione facili ed il ridotto spazio richiesto sono, oltre alla tenuta elevata, i vantaggi più importanti. L'O-Ring può essere impiegato dinamicamente e staticamente. Per la resistenza al fluido ed alla temperatura è altrettanto importante la corretta scelta del materiale. L'O-Ring rimane sempre l'elemento di tenuta col migliore rapporto prezzo/prestazioni.

Costruzione

L'O-Ring è un anello circolare senza fine a sezione circolare. Esso viene fabbricato con strette tolleranze e con elevata finitura superficiale e può assicurare la tenuta radiale ed assiale. Le dimensioni vengono contrassegnate dal diametro interno d1 e dal diametro della corda d2. Grazie alla sua forma semplice e simmetrica, l'O-Ring, come elemento di tenuta a doppio effetto, è una forma di tenuta ideale per molte applicazioni. Le numerose dimensioni disponibili e la grande scelta di materiali rendono possibile risolvere una quantità di problemi di tenuta.

Determinazione delle dimensioni
Il diametro interno (d1) viene determinato con calibri a tampone a gradini o, per O-Ring più grandi, con metro a nastro. In caso di necessità è anche possibile determinare la lunghezza stirata dopo il taglio dell'O-Ring; ma in questo caso si deve tenere conto degli errori di misura. Il diametro della corda (d2) viene misurato radialmente ed assialmente con strumenti di misura senza molla. Sono possibili anche delle misure senza contatto con un proiettore di profili.

Funzionamento

Gli elastomeri si comportano come liquidi ad elevata viscosità. Una pressione esercitata su di essi si propaga praticamente con la stessa intensità in tutte le direzioni (legge fondamentale dell'idrostatica di Blaise Pascal). Le forze di compressione provocate dal montaggio dell'O-Ring in direzione radiale ed assiale vengono sovrapposte dalla pressione del fluido da contenere. Ne risulta una compressione generale di tenuta che aumenta con l'aumentare della pressione del fluido. I polimeri ed i materiali metallici non reagiscono a sollecitazioni di pressione, ossia la tenuta viene ottenuta solo mediante compressione. Per questo, gli O-Ring in PTFE vergine sono previsti per un'unica compressione e richiedono un montaggio in alloggiamento. Per gli O-Ring metallici esiste la possibilità, mediante esecuzione di fori di sostegno della pressione, che la pressione del fluido favorisca la forza di compressione.

La compressione massima di tenuta z e l'appoggio dell'O-Ring z1 sono funzioni del diametro di corda d2 dell'O-Ring, della durezza dell'O-Ring, della compressione stabilita (d2 – D) e della differenza di pressione (P1 – P2).

Quando gli O-Ring e le sedi di montaggio vengono definiti in base ai dati del nostro catalogo, si può contare su una «tenuta tecnica», che può essere descritta come segue:

Tenuta tra parti in riposo: con liquidi si può contare su una tenuta senza perdite, con gas si hanno perdite per diffusione.
Tenuta tra parti in movimento: con liquidi può formarsi sulla superficie di scorrimento un film del fluido, che può dar luogo a perdite di tenuta a lungo termine. Con gas si verifica una perdita in corrispondenza della superficie di scorrimento.

La pratica dimostra che questa definizione ha un carattere di validità generale. Delle condizioni variabili d'impiego, come, per esempio, variazioni di temperatura e di pressione, possono dare eventualmente luogo a delle perdite.

Identificazione degli elastomeri

Designazione del materiale	Nome commerciale	Produttore	ISO 1629	ASTM D-1418
Elastomero acrilonitrile butadiene Acrylonitrile butadiene elastomer	Buna N®	Chemische Werke Hüls	NBR	NBR
	Europrene®	Enichem
	Krynac®	Polysar Ltd.
	Nipol N®	Nippon Zeon
	Perbunan N®	Bayer AG
Elastomero fluorato Fluoroelastomer	Fluorel®	3M Company	FPM	FKM
	Tecnoflon®	Ausimont
	Viton®	Du Pont Dow Elastomers
Elastomero al silicone Silicone elastomer	Elastosil®	Wacker Chemie	MVQ	VMQ
	Rhodorsil®	Rhône Poulenc
	Silastic®	Dow Corning
	Silopren®	Bayer AG
Elastomero etilene-propilene-diene Ethylene propylene diene elastomer	Dutral®	Montedison	EPDM	EPDM
	Keltan®	DSM
	Vistalon®	Exxon Chemical
Elastomero cloroprene Chloroprene elastomer	Baypren®	Bayer AG	CR	CR
	Butador®	Rhône Poulenc
	Neoprene®	Du Pont Dow Elastomers
Elastomero di acrilonitrile idrogenato Hydrogenated acrylonitrile elastomer	Therban®	Bayer AG	HNBR	HSN
	Tornac®	Polysar Ltd.
	Zetpol®	Nippon Zeon
Elastomero al fluorosilicone Fluorosilicone elastomer	Silastic®	DuPont Dow Elastomers	MFQ	FVMQ
Elastomero perfluorurato Perfluorelastomer	Kalrez®	Du Pont Dow Elastomers	-	FFKM
Elastomero acrilico Acrylate elastomer	Europrene AR®	Enichem	ACM	ACM
	Hytemp®	Nippon Zeon
	Nipol®	Nippon Zeon
Elastomero butilico Butyl elastomer	Esso Butyl®	Esso Chemie	IIR	IIR
Elastomero butilico Butyl elastomer	Polysar Butyl®	Polysar Ltd.	IIR	IIR
Elastomero stirolebutadiene Styrene-butadiene elastomer	Buna S®	Chemische Werke Hüls	SBR	SBR
	Europrene®	Enichem
	Polysar S®	Polysar Ltd.
Elastomero polietere uretano Polyether urethane elastomer	Adiprene®	Uniroyal	AU/EU	AU/EU
	Urepan®	Bayer AG
	Vulcollan®	Bayer AG
Caucciù naturale Natural rubber	Natsyn®	Goodyear	NR	NR

Determinazione del materiale
Le composizioni esatte dei materiali sono possibili solo in laboratorio e relativamente costose. I gruppi di materiali possono essere determinati esattamente mediante l'analisi termica TGA secondo ASTM E-1131. Una determinazione grossolana del gruppo di materiali in base al peso specifico è relativamente semplice e può essere eseguita con l'aiuto della tabella seguente:

Materiale		Peso specifico
Sigla	Denominazione	(g/cm³)
NBR	Elastomero acrilonitrile butadiene / Acrylonitrile butadiene elastomer	1,20 ÷ 1,30
FPM	Elastomero fluorurato / Fluoroelastomer	1,80 ÷ 2,00
MVQ	Elastomero al silicone / Silicone elastomer	1,30 ÷ 1,40
EPDM	Elastomero etilene-propilene / Ethylene-propylene elastomer	1,10 ÷ 1,20
CR	Elastomero cloroprene / Chloroprene elastomer	1,30 ÷ 1,50
HNBR	Elastomero acrilnotrile idrogenato / Hydrogenated acrylonitrile elastomer	1,20 ÷ 1,30
MFQ	Elastomero al fluorosilicone / Fluorosilicone elastomer	1,40 ÷ 1,50
FFKM	Elastomero perfluorurato / Perfluorelastomer	1,90 ÷ 2,00
ACM	Elastomero acrilato / Acrylate elastomer	1,30 ÷ 1,40
IIR	Elastomero butilico / Butyl elastomer	1,10 ÷ 1,40
SBR	Elastomero stirolobutadiene / Styrene-butadiene elastomer	1,10 ÷ 1,30
AU/EU	Elastomero poliestere uretano / Polyester-urethane elastomer	1,20 ÷ 1,40
NR	Gomma Naturale / Natural Rubber	1,10 ÷ 1,40

Deformazione residua a compressione DVR (Compressione Set)
La deformazione residua a compressione di un elastomero è un semplice metodo di prova per la determinazione dei «valori inter- ni» di una miscela. Poiché un O-Ring «vive» della forza antagonista del materiale, assicurando così la funzione di tenuta, questa prova è correlata alla pratica. La deformazione residua a compressione viene definita come deformazione permanente di un elastomero dopo la soppressione del carico deformante. La prova avviene secondo DIN 53517 o ASTM D395 metodo B, dopo una compressione del 25% mediante introduzione in arma- dio termico in aria normalmente, per 24 ore a +100°C.

Formula: O-Ring in condizione di compressione (25%)

Deformazione residua a compressione in % =	d₂- d₂
	-------- x 100
	d₂- D

In generale vale:

quanto più bassa è la deformazione residua a compressione, tanto più elevato è il grado di qualità della miscela.

d2:	Sezione nominale O-Ring
D:	O-Ring in condizione di compressione (25%)
d2 G):	O-Ring dopo la distensione

Le indicazioni di Compression-Set riportate nei nostri dati fisici (vedi cataloghi addizionali) si riferiscono a test su lastre di prova dello spessore di 6 mm. Le prove su O-Ring, specialmente con diametro di corda inferiore a 6 mm, evidenziano dei valori leggermente più svantaggiosi. I valori di Compression-Set misurati su O-Ring sono ottenibili a richiesta.

Durezza
La durezza del materiale viene definita nel modo seguente: Resistenza di un materiale elastomerico alla penetrazione di un corpo di prova con forza di pressione definita e durante un tempo determinato. Essa viene misurata in Shore A o in IRHD (International Rubber Hardness Degree). La prova di durezza ha luogo secondo:

Shore A secondo DIN 53505
IRHD secondo DIN 53519/1 oppure DIN 53519/2

Le indicazioni di durezza riportate nei nostri dati fisici si riferiscono a misure su lastre di prova dello spessore di 6 mm. Le misure di durezza su O-Ring evidenziano dei valori divergenti. A causa della geometria (sezione circolare), specialmente con diametri di corda inferiori, i risultati delle misure sono più bassi fino a 10 punti. I valori di correzione per misure su O-Ring sono ottenibili su richiesta.

O-Ring rivestiti con PTFE-FEP
Gli O-Ring rivestiti con PTFE-FEP sono elementi di tenuta che riuniscono in modo ideale le caratteristiche di elasticità degli O-Ring in elastomeri e la resistenza chimica di PTFE-FEP.
La funzione corrisponde a quella degli O-Ring in elastomeri. L'identificazione delle dimensioni è uguale a quella di altri O-Ring. La determinazione del materiale è facile grazie al mantello trasparente in FEP: rosso significa silicone (MVQ) e nero è elastomero fluorurato (FPM). La durezza viene influenzata dal mantello in FEP e non può essere determinata con affidabilità.

O-Ring in PTFE vergine
Gli O-Ring in PTFE vergine massiccio si distinguono principalmente per la loro resistenza chimica universale. I difetti, come, per esempio, il comportamento non elastico, richiedono delle sedi di montaggio speciali. La funzione, ossia il comportamento di tenuta, viene ottenuta unicamente dalla deformazione di sezione dell'O-Ring e non corrisponde alle proprietà che evidenziano i materiali elastomerici.

O-Ring metallici e C-Ring
Gli O-Ring metallici ed i C-Ring sono destinati alle applicazioni con alte temperature ed alte pressioni. Il presupposto è costituito da sedi di montaggio aperte e dimensionate in modo speciale. La funzione, ossia il comportamento di tenuta, viene ottenuta, a seconda dell'esecuzione, dalla deformazione di sezione oppure mediante fori di sostegno della pressione, rispettivamente con riempimento di gas in pressione.

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