L'idrolisi delle guarnizioni in poliuretano è una degradazione irreversibile delle catene causata dalla reazione dell'acqua con segmenti polimerici sensibili. Sospettala quando una guarnizione perde resistenza a trazione o allungamento dopo un'esposizione prolungata ad acqua, vapore, condensa o calore umido. La sola umidità non dimostra la diagnosi. Contano la chimica del materiale, la temperatura, il tempo di esposizione, gli additivi, i detergenti, la lubrificazione e le variazioni misurate delle proprietà.
Punti chiave
- Il poliuretano a base di poliestere è generalmente più vulnerabile all'idrolisi rispetto al materiale a base di polietere.
- Umidità ambientale, punto di rugiada in pressione, vapore, condensa e lavaggio sono esposizioni diverse.
- Appiccicosità o sgretolamento sono indizi di degradazione, non la prova di una sola causa principale.
- Approva il composto esatto sulla base di dati rappresentativi di invecchiamento e mantenimento delle proprietà.
Che cosa succede durante l'idrolisi del poliuretano?
BASF descrive il poliuretano termoplastico come il prodotto della reazione di 3 gruppi di componenti: polioli, diisocianati e dioli a catena corta. La chimica dei polioli influenza fortemente la resistenza all'idrolisi, ma il composto finito dipende anche da materie prime, condizioni di reazione, rapporti tra i componenti e additivi (Proprietà del materiale BASF Elastollan, consultato nel 2026).
Il poliuretano è una famiglia di materiali, non una ricetta unica. Polioli, estensori di catena, isocianati, additivi e condizioni di lavorazione modificano le proprietà del prodotto finito. Una scheda tecnica che riporta soltanto «PU» non dimostra la resistenza all'idrolisi.
In un segmento morbido di poliestere sensibile, l'acqua può rompere i legami estere e ridurre la lunghezza delle catene molecolari. Una reazione semplificata è:
Questa espressione mostra la relazione di scissione del legame, non una formulazione completa della guarnizione. Quando diminuisce il peso molecolare, possono ridursi la resistenza a trazione, l'allungamento, la resistenza allo strappo e il recupero elastico. Il risultato può manifestarsi come rammollimento, appiccicosità, fessurazione, perdita della forza del labbro, frammentazione o perdita, ma la sequenza visibile non è universale.
Guida BASF alle proprietà chimiche confronta due gradi di TPU identificati e usa la resistenza a trazione e l'allungamento a rottura come criteri finali distinti. Questo è il livello di evidenza corretto: composti identificati, esposizione definita e limiti delle proprietà misurati. Le curve non devono essere convertite in una tabella universale della durata in servizio per ogni guarnizione pneumatica.
Perché l'umidità relativa non è una soglia universale di guasto?
La ISO 8573-1 suddivide la purezza dell'aria compressa in 3 gruppi principali di contaminanti: particelle, acqua e olio. La sua classe dell'acqua descrive l'aria compressa in un punto dichiarato del sistema (ISO 8573-1:2010, consultato nel 2026). Non classifica l'umidità relativa ambientale, il lavaggio diretto, la pioggia, il vapore o il liquido intrappolato intorno a una guarnizione.
L'umidità relativa descrive il vapore acqueo nell'aria circostante a una determinata temperatura. Punto di rugiada in pressione è la temperatura alla quale l'acqua inizia a condensare nell'aria compressa alla pressione di esercizio. Nessuno dei due valori indica quanta acqua raggiunge una determinata guarnizione né per quanto tempo vi rimane.
Mantieni separati questi percorsi di esposizione:
| Percorso di esposizione | Che cosa documentare | Perché è importante |
|---|---|---|
| Aria compressa all'interno del cilindro | Punto di rugiada in pressione o classe dell'acqua, punto di misura, pressione, olio e particelle | L'aria interna può condensare dopo il raffreddamento o variazioni di pressione |
| Aria ambientale dello stabilimento | Umidità relativa e temperatura nel tempo | Influisce sui raschiatori esposti e sui componenti stoccati, ma non allo stesso modo su ogni guarnizione interna |
| Lavaggio o pioggia | Fluido, temperatura, durata, frequenza, detergente e drenaggio | Il contatto diretto con l'acqua può dominare l'esposizione anche quando l'aria dello stabilimento è secca |
| Vapore o vapore caldo | Temperatura della superficie, condensa, tempo di permanenza e ciclo di arresto | Calore e acqua condensata agiscono insieme |
| Liquido di processo o detergente | Chimica esatta, concentrazione, pH, tempo di contatto e risciacquo | L'attacco chimico può assomigliare al danno idrolitico o accelerarlo |
| Stoccaggio | Imballaggio, temperatura, umidità, luce e anzianità della scorta | Un ricambio può degradarsi prima dell'installazione se i controlli di stoccaggio sono carenti |
Il confine ingegneristico è la storia di esposizione della guarnizione ad acqua e temperatura, non una singola lettura dell'umidità del locale. Per esempio, un essiccatore d'aria può ridurre l'acqua trasportata nella linea, ma non può impedire che l'acqua di lavaggio raggiunga un raschiatore. Un soffietto può ridurre la bagnatura esterna, ma non correggerà la condensa interna.
Usa la guida alla qualità dell'aria compressa ISO per specificare correttamente l'aria interna. Per l'attrito e l'usura nell'aria secca, il confronto tra guarnizioni in PTFE e poliuretano spiega perché acqua, olio, particelle, grasso, controfaccia e movimento debbano essere registrati separatamente.
Come distinguere l'idrolisi dagli altri guasti delle guarnizioni?
La ISO 37:2024 identifica 6 proprietà sforzo-deformazione a trazione che possono essere determinate per gomma vulcanizzata o termoplastica, tra cui resistenza a trazione e allungamento a rottura (ISO 37:2024). Una diagnosi credibile confronta le proprietà mantenute e la storia di esposizione; il solo aspetto non può dimostrare l'idrolisi.
Inizia dal punto del guasto. Una guarnizione dello stelo esposta a refrigerante, luce solare e a un raschiatore danneggiato segue un percorso delle evidenze diverso da quello di una guarnizione del pistone protetta all'interno dell'alesaggio. Per esempio, una guarnizione tagliata durante l'installazione può frammentarsi senza degradazione del polimero. Una guarnizione che scorre su uno stelo rigato può rilasciare particelle anche quando la sua chimica è intatta.
Usa i sintomi come spunti per l'indagine:
| Riscontro | L'idrolisi è possibile quando | Controlla anche |
|---|---|---|
| Appiccicosità o rammollimento | Sono documentate l'esposizione all'acqua e la perdita di proprietà | Detergente, olio, grasso, migrazione del plastificante, calore e sostanze chimiche incompatibili |
| Fessurazione o infragilimento | Il composto e l'esposizione sono compatibili con un danno idrolitico delle catene | UV, ozono, ossidazione termica, fatica a flessione e danni a bassa temperatura |
| Sgretolamento o strappo | La resistenza a trazione o l'allungamento mantenuti sono diminuiti | Tagli di installazione, estrusione, usura abrasiva e gioco eccessivo nella sede |
| Scolorimento | Compare insieme ad altre variazioni meccaniche | Invecchiamento del pigmento, esposizione ai raggi UV, calore, microrganismi, lubrificante e macchie di processo |
| Perdita progressiva | La forza di tenuta o la geometria si sono degradate | Rigature dello stelo o dell'alesaggio, usura della guida, carico laterale, contaminazione e perdita della valvola |
| Deformazione permanente a compressione prematura | Le proprietà del materiale sono cambiate dopo l'esposizione | Temperatura eccessiva, schiacciamento errato, lunga permanenza e fluido incompatibile |
Non usare l'odore come criterio di superamento o fallimento. Non identificare il poliuretano a base di poliestere o polietere dal colore, dalla trasparenza o da un intervallo ristretto di durezza Shore. I gradi commerciali si sovrappongono, i pigmenti nascondono il materiale di base e gli additivi modificano sia l'aspetto sia la durezza.
La guida ai tipi di guarnizione per cilindri industriali aiuta a identificare se il componente guasto è una guarnizione del pistone, una guarnizione dello stelo, un raschiatore, una guarnizione statica, una guida o una fascia di tenuta per cilindri senza stelo. Questa distinzione funzionale deve precedere le conclusioni sul materiale.
Quale tipo di poliuretano specificare?
BASF distingue 2 comuni famiglie di polioli per TPU nella panoramica dei materiali: a base di poliestere e a base di polietere. I polioli di poliestere offrono buone proprietà meccaniche, di resistenza al calore e agli oli minerali. I polioli di polietere offrono la maggiore resistenza all'idrolisi e flessibilità alle basse temperature all'interno di quella famiglia di prodotti (Proprietà del materiale BASF Elastollan, consultato nel 2026).
Questo confronto è una regola di preselezione, non un'approvazione. Un grado di poliestere stabilizzato contro l'idrolisi può superare un materiale generico inadatto in un impiego definito. Il poliuretano a base di polietere non è immune da ossidazione, sostanze chimiche, calore, usura abrasiva, lubrificazione insufficiente o sovraccarico meccanico. Il poliuretano a base di policarbonato può essere un altro candidato, ma la sua idoneità richiede anch'essa dati sul composto esatto e prove rappresentative.
| Candidato | Motivo utile per preselezionarlo | Evidenze ancora necessarie |
|---|---|---|
| Poliuretano a base di poliestere | Usura, resistenza meccanica, esposizione a oli minerali, impiego a secco noto | Stabilizzazione contro l'idrolisi, esposizione ad acqua e temperatura, proprietà mantenute |
| Poliuretano a base di polietere | Esposizione prolungata ad acqua, vapore, calore umido o agenti microbiologici | Dati esatti su compatibilità chimica, usura, deformazione permanente a compressione, temperatura e lubrificante |
| Poliuretano a base di policarbonato | Impieghi acquosi a lungo termine o biomedici specializzati | Dati specifici del fornitore, costo, disponibilità, attrito, usura ed evidenze di lavorazione |
| Alternativa non in PU | L'esposizione supera l'intervallo qualificato del PU | Compatibilità del profilo della guarnizione con attrito, estrusione, temperatura, fluidi e controfaccia |
Specifica il composto della guarnizione finita, non soltanto la famiglia polimerica. Il documento d'acquisto deve includere il codice del composto del fornitore, il lotto di produzione o il riferimento di tracciabilità, la scala e il valore obiettivo della durezza, il colore solo come ausilio all'identificazione, il fluido applicabile, l'intervallo di temperatura e le evidenze di prova usate per il rilascio.
Esamina anche il sistema completo della guarnizione. La guarnizione di pressione, il raschiatore, l'energizzatore, l'anello antiestrusione, il materiale della guida, il grasso, l'adesivo, il rivestimento dello stelo e il detergente possono avere limiti diversi. La guida ai materiali delle guarnizioni per cilindri pneumatici offre un confronto più ampio tra opzioni a base di NBR, FKM, EPDM, poliuretano e PTFE. Per le applicazioni con valvole, usa la guida alla compatibilità dei materiali delle guarnizioni per valvole dedicata.
Un piano di validazione difendibile per la resistenza all'idrolisi
La ISO 1817:2024 è l'ottava edizione della norma per valutare gomma vulcanizzata e termoplastica prima e dopo l'immersione in liquidi di servizio o di riferimento (ISO 1817:2024). Fornisce un quadro di confronto. Il liquido, la temperatura, la durata, il provino e i limiti di accettazione devono comunque rappresentare l'applicazione della guarnizione.
Mantenimento delle proprietà è la percentuale o la quantità di una proprietà misurata che rimane dopo un'esposizione definita. È significativo solo quando vengono registrati il valore iniziale, il condizionamento, il provino, il metodo, l'esposizione e il limite di accettazione.
Costruisci il piano di validazione attorno a un valore iniziale e a un'esposizione controllata:
- Registra il composto esatto, il lotto, la geometria del provino, la procedura di condizionamento e le proprietà iniziali.
- Definisci il mezzo di esposizione. Usa acqua reale di processo, condensa, detergente, lubrificante o un fluido di riferimento giustificato.
- Definisci temperatura, durata, reintegro, agitazione e se l'esposizione avviene per immersione, vapore, cicli umido-asciutto o con un altro metodo.
- Misura massa, dimensioni, durezza, resistenza a trazione, allungamento, aspetto e ogni proprietà specifica dell'applicazione prima e dopo l'esposizione.
- Prova la guarnizione finita o un componente rappresentativo quando contano la forza del labbro, la perdita, l'attrito, la deformazione permanente a compressione o l'interazione con la sede.
- Stabilisci limiti di accettazione scritti prima dell'inizio della prova.
Le curve di idrolisi di BASF dimostrano perché i criteri finali siano importanti. Una curva usa una resistenza a trazione di 20 MPa; un'altra usa un allungamento a rottura del 300 percento. Queste soglie descrivono i gradi confrontati e il metodo di prova. Non sono limiti universali di guasto delle guarnizioni pneumatiche.
Non trasformare una breve prova accelerata in un numero esatto di anni in servizio senza un modello validato. L'accelerazione dovuta alla temperatura può seguire un comportamento di tipo Arrhenius in un intervallo adeguato, ma il meccanismo di reazione, l'assorbimento d'acqua, la diffusione, gli additivi, lo spessore del provino e i criteri di guasto variabili possono invalidare una conversione semplice.
Una matrice pratica di qualificazione usa almeno quattro livelli di evidenza:
| Livello di evidenza | Domanda a cui risponde |
|---|---|
| Dati del composto del fornitore | Quale materiale è stato realmente fornito? |
| Prova controllata di mantenimento delle proprietà | Come reagisce all'esposizione definita? |
| Prova della guarnizione finita o del componente | Il profilo mantiene una tenuta e un movimento accettabili? |
| Andamento delle ispezioni sul campo | Le prestazioni installate corrispondono al limite di laboratorio? |
Se i dati del fornitore riguardano solo un provino di materiale, non presumere lo stesso risultato per un labbro di tenuta sottile sottoposto a schiacciamento, moto alterno, contaminazione e cicli umido-asciutto ripetuti.
Controlli del rischio per servizio e stoccaggio
La ISO 2230:2026 organizza lo stoccaggio dei prodotti in gomma attorno a 4 controlli collegati: ispezione, registri, imballaggio e condizioni di stoccaggio (ISO 2230:2026). Lo stesso approccio di sistema funziona durante il servizio: identifica il percorso dell'acqua, controlla temperatura ed esposizione, conserva la tracciabilità e ispeziona rispetto a un valore iniziale documentato.
Usa controlli adeguati all'esposizione reale:
- Seleziona un composto esatto qualificato per l'acqua, la temperatura, il lubrificante, il detergente, il movimento e l'intervallo di servizio previsti.
- Riduci la condensa interna con una specifica adeguata dell'acqua nell'aria compressa e un punto di rugiada in pressione verificato nel punto pertinente.
- Migliora il drenaggio affinché acqua di lavaggio e condensa non rimangano intorno al raschiatore, alla sede, al soffietto o all'incavo di montaggio.
- Usa schermi, coperture, soffietti o involucri adeguati quando riducono la bagnatura diretta senza intrappolare acqua o calore.
- Tieni, per quanto possibile, superfici calde, linee del vapore, calore radiante e involucri stagnanti lontani dal cilindro.
- Verifica detergenti, igienizzanti, refrigeranti, oli, grassi e inibitori di corrosione rispetto a ogni materiale esposto.
- Conserva i componenti guasti e registra lotto del composto, data di installazione, impiego, esposizione e risultati dell'ispezione.
- Conserva le guarnizioni di ricambio nell'imballaggio approvato dal fornitore, rispettando i requisiti del fornitore per temperatura, umidità, luce, ozono e rotazione delle scorte.
Non assegnare una durata di stoccaggio generica basandoti soltanto sulla famiglia polimerica. Segui le istruzioni del produttore della guarnizione per il controllo delle date e la nuova ispezione. Danni all'imballaggio, condizioni di magazzino sconosciute o tracciabilità mancante giustificano un'ispezione prima dell'installazione, anche quando l'età del componente sembra accettabile.
La guida alla lubrificazione dell'aria e ai materiali delle guarnizioni spiega perché cambiare la lubrificazione della linea possa alterare un sistema esistente di grasso e guarnizioni. Il controllo dell'umidità non deve creare un nuovo problema di compatibilità del lubrificante.
Che cosa includere in un rapporto di guasto o in una RFQ?
Un rapporto di guasto dovrebbe coprire 5 gruppi di evidenze: identità del componente, funzione della guarnizione, impiego operativo, esposizione ambientale e condizioni del componente guasto. Questi rispecchiano i controlli delle ISO 37, ISO 1817 e ISO 2230. Insieme aiutano il fornitore a raccomandare un composto verificabile.
Invia:
- Produttore e modello del cilindro, alesaggio, corsa, dimensione dello stelo, montaggio e disegno o fotografie nitide della targhetta.
- Posizione e funzione della guarnizione: pistone, stelo, raschiatore, giunto statico, ammortizzatore, energizzatore, anello antiestrusione o fascia di tenuta per cilindri senza stelo.
- Dimensioni e profilo della guarnizione esistente, codice del composto, durezza, colore, lotto e documentazione del fornitore.
- Pressione, velocità, frequenza delle corse, tempo di permanenza, direzione del carico, carico laterale, allineamento, lubrificazione e durata di servizio prevista.
- Punto di rugiada in pressione o classe dell'acqua dell'aria compressa in un punto dichiarato, oltre ai requisiti per olio e particelle.
- Andamento di temperatura e umidità ambientali, acqua diretta, pioggia, vapore, condensa, lavaggio, detergente, refrigerante e sostanze chimiche di processo.
- Andamento delle perdite, sintomi durante il movimento, fotografie d'ispezione, superficie di frattura, depositi, condizioni dello stelo o dell'alesaggio e usura della guida.
- Guarnizioni di riferimento inutilizzate dello stesso lotto, quando disponibili.
- Limiti di accettazione richiesti per perdita, attrito di distacco, attrito durante il funzionamento, proprietà mantenute e intervallo di ispezione.
FAQ sull'idrolisi delle guarnizioni in poliuretano
BASF confronta la resistenza all'idrolisi usando 2 criteri meccanici finali. ISO 8573-1 separa particelle, acqua e olio dell'aria compressa in 3 categorie di purezza. Le domande seguenti mantengono distinti identità del materiale, percorso di esposizione e mantenimento delle proprietà, invece di ridurli a un'unica soglia di umidità.
È possibile ripristinare una guarnizione in poliuretano idrolizzata?
No. L'idrolisi rompe le catene polimeriche sensibili e riduce il peso molecolare, quindi asciugare la guarnizione non ricostruisce il materiale originale. Sostituisci la guarnizione danneggiata, conservala per l'analisi, ispeziona le superfici di accoppiamento e le guide e correggi le condizioni relative ad acqua, temperatura, sostanze chimiche o scelta del materiale prima di installare il ricambio.
Posso identificare il poliuretano a base di poliestere o polietere dal colore o dalla durezza?
No. Pigmenti, additivi, lavorazione, invecchiamento e intervalli di durezza sovrapposti rendono inaffidabile l'identificazione visiva. Usa il codice del composto del fornitore, il registro del lotto, il disegno, il certificato o l'analisi del materiale. Considera colore e durezza Shore come dettagli di supporto all'identificazione, non come prova della chimica dei polioli o della resistenza all'idrolisi del poliuretano.
La classe 4 della ISO 8573-1 impedisce l'idrolisi della guarnizione?
No. La ISO 8573-1 classifica i contaminanti dell'aria compressa in un punto dichiarato del sistema. Una classe dell'acqua può contribuire a controllare la condensa interna, ma non riguarda pioggia, umidità esterna, vapore, lavaggio, liquido intrappolato, sostanze chimiche di pulizia o resistenza all'idrolisi del composto esatto della guarnizione.
Il poliuretano a base di polietere è sempre il ricambio migliore?
No. Il poliuretano a base di polietere viene generalmente preselezionato per primo per la resistenza all'idrolisi, ma la guarnizione finita deve soddisfare anche i requisiti di usura, attrito, deformazione permanente a compressione, temperatura, sostanze chimiche, lubrificante, estrusione e controfaccia. Un composto identificato e provato è più difendibile della scelta di una famiglia polimerica generica sulla base di una sola proprietà.
Come si deve convertire l'invecchiamento accelerato in durata sul campo?
Non usare una conversione universale. Un modello di durata difendibile richiede evidenze che lo stesso meccanismo di degradazione e lo stesso criterio di accettazione valgano nelle condizioni di prova e di servizio. Assorbimento d'acqua, diffusione, temperatura, additivi, spessore del provino, sollecitazione, movimento e cicli umido-asciutto possono tutti cambiare la relazione tra invecchiamento di laboratorio e prestazioni sul campo.
Fonti e riferimenti tecnici
Le guide sui materiali dei produttori e le pagine ISO aggiornate sono collegate in linea accanto alle affermazioni che supportano e sono state verificate il 23/07/2026.