A cosa serve il tubo in silicone? Applicazioni e vantaggi

Tubo in silicone viene utilizzato per trasferire fluidi, gas e aria in applicazioni in cui sono richieste temperature estreme, esposizione chimica, flessibilità e lunga durata, più comunemente nei sistemi di raffreddamento e aspirazione automobilistici, nella lavorazione di alimenti e bevande, nella produzione farmaceutica, nei dispositivi medici e nelle apparecchiature industriali. A differenza dei tubi in gomma che si rompono, si induriscono o si degradano nel tempo, il silicone mantiene la sua flessibilità e integrità strutturale in un intervallo di temperature di Da -60°C a 220°C (da -76°F a 428°F) in modo continuo, con picchi a breve termine tollerati fino a 260°C. Questa gamma eccezionale, combinata con la bassa tossicità e l'elevata inerzia chimica, rende il tubo in silicone la scelta preferita in più settori rispetto a qualsiasi altro materiale per tubo flessibile.

Applicazioni automobilistiche: il mercato più grande per i tubi in silicone

Il settore automobilistico è il maggiore consumatore di tubi in silicone. Le temperature del vano motore, le vibrazioni e la necessità di un montaggio preciso rendono il silicone il materiale preferito sia dai produttori OEM che dagli aggiornamenti delle prestazioni aftermarket.

Tubi del liquido di raffreddamento e del radiatore

I circuiti del liquido di raffreddamento del motore funzionano a temperature costanti comprese tra 80°C e 105°C con picchi di pressione fino a 20 psi. I tubi flessibili del radiatore in gomma EPDM standard durano in genere 4-6 anni prima di indurirsi, rompersi o gonfiarsi. I tubi del radiatore in silicone mantengono la flessibilità e l'integrità della pressione 10 anni o più in condizioni identiche, rendendoli equipaggiamento standard su molti veicoli ad alte prestazioni e un aggiornamento popolare per gli automobilisti quotidiani. La loro struttura rinforzata, in genere 3 o 4 strati di tessuto in poliestere o aramide ad alta resistenza incorporati nella parete in silicone, consente loro di gestire picchi di pressione senza gonfiarsi o rompersi.

Tubi dell'aria di sovralimentazione del turbocompressore e dell'intercooler

I motori turbo convogliano l'aria calda compressa dal turbocompressore attraverso le tubazioni dell'intercooler prima che entri nel collettore di aspirazione. La temperatura dell'aria di sovralimentazione può raggiungere 150°C–200°C all'uscita del turbo e le pressioni di aumento nelle applicazioni con prestazioni modificate raggiungono comunemente 25-30 psi. Il tubo in silicone gestisce entrambi gli estremi senza che il tubo collassi sotto vuoto sul lato di aspirazione o si sfili sotto pressione di sovralimentazione. La flessibilità del silicone si adatta inoltre ai movimenti e alle vibrazioni del motore in modi che le tubazioni rigide in lega non possono fare, riducendo le sollecitazioni sulle connessioni terminali.

Sistemi di aspirazione e induzione

I tubi di aspirazione in silicone collegano i filtri dell'aria, i sensori del flusso d'aria di massa e i corpi farfallati. I tubi flessibili in silicone con diametro liscio riducono la turbolenza nel percorso del flusso d'aria rispetto alle alternative in gomma corrugata e la loro bassa permeabilità impedisce all'aria non misurata di entrare nell'aspirazione a valle del sensore MAF, una causa comune di funzionamento irregolare e mappatura errata del carburante. La stabilità dimensionale del silicone al calore impedisce al tubo di collassare o deformarsi a temperature elevate del sottocofano.

Tubi del riscaldatore e linee del vuoto dei freni

I tubi del riscaldatore trasportano il liquido refrigerante dal motore al nucleo del riscaldatore dell'abitacolo. La loro vicinanza al sistema di scarico rende essenziale la resistenza alle alte temperature. Le linee del vuoto del servofreno beneficiano anche della resistenza del silicone all'ozono e alla degradazione dei raggi UV, che sono le principali cause di guasto delle linee del vuoto in gomma standard sui veicoli più vecchi.

Lavorazione di alimenti e bevande: conformità in materia di igiene e sicurezza

Il tubo in silicone alimentare è ampiamente utilizzato nella produzione, nel trasferimento e nel confezionamento di alimenti e bevande perché lo è non tossico, inodore, insapore e non rilascia sostanze chimiche nei prodotti che trasporta . Soddisfa gli standard normativi più severi per i materiali a contatto con gli alimenti, tra cui FDA 21 CFR 177.2600, Regolamento UE 10/2011 e NSF/ANSI 51.

Linee di trasferimento e riempimento bevande

Birrifici, aziende vinicole, caseifici e produttori di succhi utilizzano tubi in silicone vulcanizzato al platino per le linee di trasferimento dei prodotti. La polimerizzazione al platino (al contrario della polimerizzazione al perossido) produce un silicone più puro senza residui di sottoprodotti della polimerizzazione, il che è fondamentale quando il tubo è a diretto contatto con le bevande. Il foro interno liscio del silicone riduce al minimo la ritenzione del prodotto e l'adesione batterica, che è essenziale nei sistemi CIP (Clean-In-Place) in cui il tubo viene pulito in situ con acqua calda e soluzioni caustiche.

Linee vapore e acqua calda nella lavorazione alimentare

Il tubo in silicone resiste a ripetuti cicli di sterilizzazione in autoclave a 121°C–134°C e pulizia CIP estesa con acqua calda a 80°C–95°C, insieme a soluzioni di soda caustica (NaOH) e disinfettanti a base di acido peracetico. I tubi standard in gomma o PVC si degradano rapidamente sotto questi ripetuti cicli di sterilizzazione, rendendo il silicone l'unica scelta pratica per le linee che richiedono una sanificazione frequente in conformità con gli standard di sicurezza alimentare.

Tubo della pompa peristaltica

Le pompe peristaltiche, ampiamente utilizzate nelle applicazioni alimentari, farmaceutiche e di laboratorio, trasferiscono il fluido comprimendo un tubo flessibile. Il tubo deve resistere a milioni di cicli di compressione senza rompersi o deformarsi. La memoria elastica del tubo in silicone (capacità di ritornare alla sua forma originale dopo la deformazione) lo rende significativamente più durevole nelle applicazioni con pompe peristaltiche rispetto alle alternative in PVC o gomma. Un tubo della pompa in silicone in genere dura 3-5 volte più a lungo rispetto ad un tubo in PVC comparabile in servizio peristaltico continuo.

Usi medici e farmaceutici: la biocompatibilità è fondamentale

I tubi in silicone per uso medico sono un materiale fondamentale nel settore sanitario perché lo sono biocompatibile, apirogeno, sterilizzabile con tutti i metodi standard e non reagisce con i fluidi corporei o i composti farmaceutici . Soddisfa gli standard di biocompatibilità ISO 10993 e i requisiti USP Classe VI, le classificazioni più rigorose per i materiali impiantabili e a contatto con il corpo.

• Tubi per erogazione IV e fluidi: I tubi in silicone nei set IV, nelle pompe per infusione e nei sistemi di alimentazione enterale garantiscono che i composti farmaceutici non vengano assorbiti nella parete del tubo o contaminati da sostanze estraibili dal materiale del tubo.
• Linee pompe peristaltiche in dialisi: Le macchine per dialisi renale utilizzano tubi in silicone nei circuiti del lato sanguigno, dove sono richieste contemporaneamente biocompatibilità e resistenza alla compressione ripetuta.
• Attrezzatura respiratoria: I circuiti respiratori in silicone, i tubi CPAP e i tubi del ventilatore beneficiano della flessibilità del silicone alla temperatura corporea, della resistenza all'accumulo di condensa e della compatibilità con i protocolli di disinfezione con alcol e perossido di idrogeno.
• Produzione farmaceutica: Le linee di trasferimento nella produzione di farmaci sterili utilizzano tubi in silicone per la loro conformità agli standard GMP, capacità di resistere alla sterilizzazione a vapore e resistenza agli attacchi chimici da solventi e detergenti utilizzati nella produzione farmaceutica.

Applicazioni industriali: prestazioni in condizioni impegnative

Negli ambienti industriali, il tubo in silicone viene utilizzato laddove le alternative convenzionali in gomma, PVC o PTFE falliscono a causa di temperature estreme, esposizione chimica, fatica da flessione o degradazione dell'ozono e dei raggi UV.

Sistemi HVAC e di trattamento dell'aria

I condotti in silicone vengono utilizzati nei sistemi HVAC industriali, nei sistemi di controllo ambientale aerospaziale e nel trattamento dell'aria delle camere bianche dove le connessioni flessibili devono funzionare a temperature da sotto zero a oltre 200°C. La resistenza del silicone all'ozono lo rende ideale per ambienti vicini ad apparecchiature a scarica elettrica, dove i condotti in gomma standard si degraderebbero rapidamente.

Lavorazione chimica (applicazioni limitate)

Il tubo in silicone resiste bene agli acidi diluiti, agli alcali e agli agenti ossidanti, ma lo è non consigliato per solventi concentrati, carburanti, oli o vapore superiori a 180°C in servizio continuo . Laddove queste limitazioni non rappresentano un vincolo, il silicone è preferito all'EPDM o al neoprene per il suo intervallo di temperature più ampio e la maggiore durata.

Produzione di semiconduttori ed elettronica

Il tubo in silicone ultrapuro viene utilizzato nella fabbricazione di semiconduttori per il trasferimento di acqua ultrapura (UPW) e prodotti chimici di processo. Il contenuto estraibile molto basso del materiale è fondamentale per prevenire la contaminazione dei wafer e dei componenti elettronici sensibili. La resistenza del silicone all'ampia gamma di prodotti chimici detergenti utilizzati nella fabbricazione dei chip, tra cui HF diluito, perossido di idrogeno e soluzioni di ammoniaca, lo rende adatto a molte applicazioni di linee di trasferimento in queste strutture.

Aerospaziale e Difesa

Gli aerei e i veicoli militari utilizzano tubi in silicone per applicazioni di sfiato dell'aria, del liquido di raffreddamento e del carburante perché il silicone rimane flessibile e funzionale negli intervalli di temperature estreme incontrati nelle operazioni di volo, da -54°C in alta quota a oltre 200°C in prossimità di motori e sistemi di scarico. Il silicone soddisfa anche i requisiti di infiammabilità previsti dalla norma FAR 25.853 se formulato con additivi ritardanti di fiamma appropriati.

Proprietà chiave che rendono il tubo in silicone la scelta giusta

L'adozione diffusa dei tubi in silicone in così tanti settori è guidata da una combinazione specifica di proprietà che nessun altro singolo materiale per tubi replica completamente.

Tipi di configurazioni di tubi in silicone

Il tubo in silicone è prodotto in una gamma di configurazioni per soddisfare diversi requisiti di instradamento, montaggio e applicazione.

• Tubo dritto: La forma più elementare, utilizzata per collegamenti diretti tra due porte sullo stesso asse. Disponibili in lunghezze da 50 mm a 1.000 mm e diametri interni da 3 mm a 200 mm.
• Tubi a gomito (45°, 90°, 135°, 180°): Curve preformate per aggirare le ostruzioni senza la limitazione del flusso che risulterebbe dalla piegatura di un tubo dritto. I gomiti a 90° sono i più comuni nei sistemi di raffreddamento automobilistici.
• Tubi riduttori: Tubo rastremato che unisce due bocche di diverso diametro. Utilizzato nei sistemi di aspirazione e nei circuiti di raffreddamento in cui le dimensioni dei tubi cambiano tra i componenti.
• Tubo corrugato/a soffietto: Un tubo flessibile in silicone con pareti a fisarmonica per applicazioni che richiedono elevata flessibilità o compressione assiale, comunemente utilizzato nei sistemi di aspirazione turbo, condotti industriali e collegamenti di scarico.
• Rinforzato vs. non rinforzato: Le applicazioni di trasporto della pressione richiedono una struttura delle pareti rinforzata con tessuto in poliestere o aramide (classificata a 150–250 psi a seconda del diametro e del numero di strati). Il tubo in silicone non rinforzato viene utilizzato per applicazioni mediche, di laboratorio e con pompe peristaltiche a bassa pressione.

Quando non utilizzare il tubo in silicone

Nonostante il suo ampio profilo prestazionale, il tubo in silicone presenta limitazioni specifiche che lo rendono inadatto per determinate applicazioni. Comprenderli previene applicazioni errate e guasti prematuri.

• Trasferimento di carburante e olio: Il silicone si gonfia e si degrada se esposto a carburanti a base di petrolio, oli minerali e alla maggior parte degli idrocarburi. Per le linee del carburante è invece necessario utilizzare un tubo in fluorosilicone o fluoropolimero.
• Solventi concentrati: Chetoni (acetone, MEK), solventi aromatici (toluene, xilene) e solventi alogenati causano un significativo rigonfiamento del silicone e una perdita di proprietà. Il tubo rivestito in PTFE è la scelta corretta per questi fluidi.
• Linee idrauliche ad alta pressione: Il tubo in silicone standard non è classificato per le pressioni di 1.500–5.000 psi utilizzate nei sistemi idraulici. Per i circuiti idraulici è necessario utilizzare un tubo idraulico rinforzato in acciaio (serie SAE 100R).
• Vapore oltre 180°C servizio continuo: Mentre il silicone tollera i cicli di sterilizzazione a vapore a 121°C–134°C, l'esposizione continua al vapore ad alta pressione superiore a 180°C provoca un degrado accelerato. Per il servizio continuo con vapore ad alta pressione è preferibile un tubo intrecciato in PTFE o acciaio inossidabile.