(1) Elevato coefficiente viscosità temperatura
Un grasso lubrificante indipendentemente dalla formulazione è formato da un olio base, un addensante o datore di consistenza e additivi. L’olio base di un grasso siliconico è un olio al silicone. Tutti i fluidi compreso gli oli lubrificanti cambiano la loro viscosità al variare della temperatura. In linea generale la viscosità e quindi gli attriti tendono ad aumentare alle basse temperature, producendo effetti rilevanti sui componenti che ne sono avvolti. I siliconi, come evidenziato nella figura di seguito mettono in evidenza la loro stabilità e la loro assoluta supremazia rispetto agli altri oli sintetici, mostrando minime variazioni di viscosità al variare della temperatura: alto indice di viscosità o coefficiente viscosità temperatura. Questo aspetto è estremamente importante se si desidera lubrificare un dispositivo meccanico soggetto ad escursioni termiche notevoli.
(2) Alta stabilità termo-ossidativa
Un elemento di primaria importanza è la resistenza di un grasso al silicone al calore. Sebbene i processi di evaporazione siano attivi a temperature più basse, per le frazioni più leggere già intorno a 130 -150°C, il più importante primato di un grasso al silicone è la sua capacità di ritardare i fenomeni di ossidazione primaria e secondaria, che rappresentano fasi cruciali nel processo distruttivo del film lubrificante. Fluidi siliconici in regime di funzionalità continua, possono garantire un esercizio regolare con presenza di film idrodinamico sulle superfici in attrito fino a temperature di 180 - 200°C.
(3) Basso coefficiente d’attrito
I siliconi sono "scivolanti" per natura, e questo dipende dalla particolare struttura del polimero silossanico, caratterizzato da ampi angoli di legame tra silicio e ossigeno che determinano una delle principali proprietà anche del grasso lubrificante che lo contiene: coefficiente d’attrito statico e dinamico contenuti. Questa proprietà è molto più evidente in presenza di attriti tra superfici elastomeriche, come nelle guarnizioni in gomma e gli anelli di tenuta in scorrimento su plastiche.(4) Compatibile con plastiche ed elastomeri
Un grasso siliconico è tendenzialmente inerte nei confronti di materie plastiche ed elastomeri, non produce cioè sostanziali variazioni strutturali: volume, peso resistenza a trazione e durezza. Per questo motivo trova impiego come coadiuvante l'assemblaggio di guarnizioni in gomma (guarnizioni epdm) e come lubrificante in esercizio di numerosi accoppiamenti misti: metallo gomma, metallo plastica, gomma plastica.(5) Buon effetto smorzante la rumorosità
Il "rumore" che si genera durante il funzionamento di un cinematismo può avere cause differenti e livelli di accettazione che dipendono da parametri soggettivi. E’ provato sperimentalmente che maggiore è lo spessore del film lubrificante e più efficace è la barriera che si interpone tra le parti in attrito potenzialmente generatrici di rumore. In virtù dell’elevato indice di viscosità descritto nel punto 1, e quindi della possibilità di rimanere fluido e funzionale anche a temperature più basse, un grasso al silicone può essere formulato con oli di viscosità più elevate rispetto ad altre tipologie di grassi lubrificanti sintetici, e quindi svolgere in maniera più efficace la funzione di lubrificante e anti-rumore: un olio siliconico da 100.000 cst di viscosità a 25°C, può essere impiegato sino a temperature di -40°C, cosa impossibile per un olio lubrificante, seppur sintetico, di qualsiasi altra natura chimica.(6) Idrorepellente
Un grasso lubrificante siliconico è insolubile in acqua, e questo lo rende preferibile per l'impiego in numerose applicazioni con potenziale contatto con fluidi polari intercettati dal dispositivo lubrificato.
A fronte di caratteristiche impareggiabili che un grasso siliconico possiede rispetto ad altri grassi lubrificanti sintetici, esistono alcuni punti deboli che è importante tenere in considerazione in fase progettuale:
- (a) Scarsa capacità di resistenza al carico: in presenza di forza d'attrito elevata, e superfici in attrito metalliche i lubrificanti al silicone perdono facilmente il loro potere lubrificante.
- (b) Non è compatibile con i processi di verniciatura: la presenza di silicone durante la deposizione di vernici può causarne la non regolare adesione e formazione di disomogeneità
- (c) E' difficile migliorarne le proprietà di base con l'additivazione, poiché gli additivi non sono solubili nei fluidi siliconici lungo l'ampio intervallo di temperature che li contraddistingue
- (d) Bassa resistenza a sollecitazioni al taglio
- (e) Non compatibile con funzionalità elettrica: migrazione delle frazioni volatili nelle aree conduttive di interruttori elettrici di segnale (bassa corrente), con rischio frammentazione del segnale.
(7) Formulazioni siliconiche ibride: nuova frontiera della lubrificazione
Come accennato nell'introduzione, alcuni settori industriali come l'automotive non vedono di buon occhio l'utilizzo di siliconi nei dispositivi meccanici che compongono un'autovettura. Sebbene molti componenti, come i telecomandi flessibili e alcune parti del sistema frenante, siano notoriamente avvolti da soluzioni lubrificanti siliconiche, la limitazione "silicone free" resta, principalmente per i punti" b", ed "e" descritti nel precedente paragrafo. Ma la chimica della lubrificazione evolve. Sono stati messi a punto grassi e fluidi siliconici che compensano in misura rilevante le "carenze" descritte nel punto precedente, grazie alla compresenza di gruppi organici funzionali, si parla in questo caso di formulazioni ibride.
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