Grassi e oli fluorurati, composizione, caratteristiche, e applicazioni industriali

Grassi e oli fluorurati: proprietà, applicazioni e vantaggi tecnici

I grassi e gli oli fluorurati sono lubrificanti tecnici progettati per lavorare in condizioni in cui i lubrificanti convenzionali non garantiscono prestazioni sufficienti. Grazie alla loro stabilità termica e chimica, alla bassa volatilità e alla buona resistenza all’ossidazione, trovano impiego in applicazioni industriali ad alta criticità.

Per questo motivo, vengono scelti quando è necessario mantenere affidabilità, continuità di lubrificazione e durata del componente anche in presenza di temperature estreme, ossigeno o ambienti chimicamente aggressivi.

Cosa sono i grassi e gli oli fluorurati

Tra le soluzioni lubrificanti sintetiche, gli oli e i grassi fluorurati sono formulati per proteggere cinematismi meccanici soggetti a condizioni operative severe. Sono utilizzati in contesti in cui servono stabilità, inerzia chimica e continuità del film lubrificante nel tempo.

Gli oli fluorurati, spesso identificati come PFPE, sono fluidi sintetici costituiti da strutture a base di carbonio, ossigeno e fluoro. Si distinguono per la loro compatibilità con numerosi materiali, per la stabilità in presenza di agenti chimici aggressivi e per il mantenimento della fluidità in un ampio intervallo termico di esercizio.

Introdotti per la prima volta nei settori militare e aerospaziale, gli oli fluorurati o perfluoroalchipolieteri sono polimeri lineari o variamente ramificati composti integralmente da carbonio, ossigeno e fluoro. Sono incolori e inodore e totalmente inerti nei confronti di numerosi agenti chimici incluso l'ossigeno. Sono compatibili con numerosi materiali e rimangono fluidi, garantendo insuperabili proprietà lubrificanti, in un ampio intervallo termico di funzionamento.

Gli oli fluorurati appartenenti alla famiglia degli oli lubrificanti sintetici, di distinguono per la loro struttura in:

Oli ramificati > caratterizzati da gruppi funzionali inseriti lungo la catena principale, sono i più utilizzati in ambito industriale in virtù del loro favorevole rapporto qualità prezzo.
Oli lineari > privi di ramificazione, dotati di una stabilità termoviscosa più elevata, sono indicati per l'utilizzo in un intervallo termico più esteso rispetto a quelli ramificati.

PFPE: struttura e tipologie principali

Gli oli fluorurati possono essere distinti in funzione della loro struttura molecolare, che influisce sul comportamento del lubrificante nelle diverse condizioni applicative.

Oli fluorurati ramificati

Gli oli ramificati presentano gruppi funzionali distribuiti lungo la catena principale. Sono spesso impiegati in ambito industriale quando è richiesto un buon equilibrio tra prestazioni e contesto di utilizzo.

Oli fluorurati lineari

Gli oli lineari sono privi di ramificazioni e possono offrire una stabilità termo-viscosa più elevata. Per questo vengono considerati quando il lubrificante deve operare in un intervallo termico ancora più esteso.

Differenza tra oli fluorurati e grassi fluorurati

Gli oli fluorurati rappresentano la base di partenza per la formulazione dei grassi fluorurati. Nei grassi, il comportamento lubrificante viene ulteriormente modulato attraverso addensanti e componenti solidi ad alte prestazioni, così da migliorare adesività, resistenza al carico e stabilità del film nelle zone di attrito.

Rispetto agli oli, i grassi fluorurati possono offrire:

maggiore resistenza al carico;
maggiore effetto protettivo;
migliore adesione alle superfici in attrito;
maggiore contributo alla tenuta in presenza di guarnizioni.

Per questo motivo, i grassi fluorurati risultano particolarmente utili quando il solo olio non è sufficiente a garantire prestazioni adeguate, ad esempio in applicazioni con cuscinetti volventi o in punti dove è richiesta una maggiore permanenza del lubrificante.

Limiti termici insuperabili

Laddove le temperature di esercizio di un dispositivo meccanico dovessero stazionare la di sotto dei -80°C o costantemente al di sopra dei 220° C continuativi, solo con un olio o grasso fluorurato sarà possibile garantire una lubrificazione idrodinamica costante e, di conseguenza, tempi di ripristino del film di lubrificazione decisamente superiori, fino a 10 volte rispetto ad un lubrificante minerale, con conseguente drastica riduzione dei costi di manutenzione.

Perché scegliere grassi e oli fluorurati in condizioni estreme

Quando un componente meccanico opera a temperature molto basse o molto elevate, la continuità del film lubrificante diventa un fattore decisivo. In questi contesti, i fluidi fluorurati vengono considerati per la loro capacità di mantenere prestazioni stabili e tempi di ripristino del film più lunghi rispetto a molte alternative tradizionali.

Questo si traduce in vantaggi concreti come:

maggiore continuità della lubrificazione;
intervalli di manutenzione più estesi;
riduzione dell’usura;
migliore affidabilità operativa.

Dove si usano grassi e oli fluorurati

I grassi e gli oli fluorurati trovano impiego in diversi settori industriali e scientifici in cui i dispositivi meccanici sono esposti a condizioni termiche o chimiche severe.

Lubrificazione in servizio ossigeno

Una delle applicazioni più rilevanti riguarda valvole e O-ring impiegati in servizio ossigeno, dove sono richieste stabilità, compatibilità e comportamento sicuro in atmosfera arricchita di ossigeno.

Strumentazione per aerospazio e velivoli

In ambito aerospaziale, questi lubrificanti vengono utilizzati anche per strumentazioni soggette a condizioni di bassa pressione, grazie alla bassa tensione di vapore e alla stabilità in depressione atmosferica.

Ambienti chimici reattivi

Gli oli e i grassi fluorurati sono impiegati anche in ambienti chimici aggressivi, dove l’inerzia chimica e la stabilità alla termo-ossidazione aiutano a preservare la funzionalità del sistema.

Applicazioni ad alta temperatura

In applicazioni ad alta temperatura, i grassi fluorurati possono essere scelti per la loro capacità di mantenere il film lubrificante anche in esercizio continuativo severo o in presenza di picchi termici intermittenti.

Volatilità Noack e stabilità del lubrificante

Il test di volatilità Noack è un parametro utile per valutare la tendenza di un lubrificante a evaporare a temperature elevate. A parità di peso molecolare e viscosità, gli oli fluorurati possono mostrare una perdita per evaporazione molto contenuta, aspetto importante quando la stabilità del lubrificante nel tempo è un requisito critico.

Una bassa volatilità contribuisce a:

preservare il film lubrificante;
ridurre le perdite di massa del fluido;
mantenere più costanti le prestazioni nel tempo.

I grassi e gli oli fluorurati vengono spesso preferiti a soluzioni di natura minerale o petrolifera quando:

il componente lavora con cicli di funzionamento prolungati;
è richiesta una lubrificazione efficace per tutta la vita utile del sistema;
il ripristino del film lubrificante è difficile o impossibile;
il contesto applicativo impone elevata stabilità chimica e termica.

Questa esigenza si riscontra, per esempio, in dispositivi di sicurezza o in sistemi critici in cui la continuità della lubrificazione è parte integrante dell’affidabilità del componente.

Proprietà principali dei fluidi fluorurati

Le proprietà tecniche più rilevanti dei fluidi fluorurati possono essere riassunte così:

elevata resistenza chimica;
elevata resistenza termica;
buona resistenza elettrica;
compatibilità con metalli, plastiche, elastomeri e gomme;
inerzia verso liquidi e ossigeno gassoso;
buona resistenza alle radiazioni;
buon indice di viscosità;
comportamento non infiammabile;
ampio intervallo di temperatura di funzionamento;
bassa perdita per evaporazione;
buona resistenza all’azione dell’acqua;
buone proprietà anti-attrito a bassa e alta temperatura.

Come scegliere tra olio fluorurato e grasso fluorurato

La scelta tra olio e grasso fluorurato dipende dal tipo di cinematismo, dalla temperatura, dalla necessità di adesione alle superfici, dal livello di carico e dalla facilità di ripristino del film lubrificante.

Quando scegliere un olio fluorurato

L’olio fluorurato può essere più adatto quando è richiesta elevata fluidità, continuità di film e comportamento stabile in sistemi dove la circolazione del lubrificante è parte del funzionamento.

Quando scegliere un grasso fluorurato

Il grasso fluorurato può essere preferibile quando servono maggiore permanenza sulla superficie, maggiore protezione nelle zone di attrito e migliore resistenza al carico.

Cosa sono gli oli fluorurati?

Gli oli fluorurati sono lubrificanti sintetici progettati per offrire elevata stabilità termica e chimica in applicazioni industriali critiche.

Cosa significa PFPE?

PFPE indica una famiglia di fluidi fluorurati impiegati come base per lubrificanti ad alte prestazioni, apprezzati per bassa volatilità e buona inerzia chimica.

Quando usare un grasso fluorurato?

Un grasso fluorurato è indicato quando servono maggiore adesione alle superfici, protezione in presenza di carichi elevati e continuità del film in punti difficili da rilubrificare.