Processo UV per articoli tecnici in silicone e materiali termosensibili: principi e vantaggi progettuali

Il silicone UV: principi e vantaggi progettuali
La reticolazione rappresenta la fase del processo produttivo nella quale il silicone acquisisce definitivamente la propria struttura elastomerica e, di conseguenza, le caratteristiche meccaniche e dimensionali richieste dall'applicazione finale.
Per molti anni questo risultato è stato ottenuto quasi esclusivamente attraverso processi di vulcanizzazione termica. 
Oggi, accanto alle tecnologie tradizionali, la reticolazione mediante radiazione ultravioletta (UV) mette a disposizione dei progettisti una soluzione alternativa che, in specifiche applicazioni, consente di affrontare esigenze difficilmente gestibili con i cicli ad alta temperatura.
Più che sostituire la vulcanizzazione tradizionale, la reticolazione UV amplia le possibilità progettuali, permettendo di sviluppare componenti in silicone destinati ad applicazioni sempre più evolute.

Perché è stata sviluppata la tecnologia UV
L'aumento della complessità dei dispositivi ha modificato anche le richieste rivolte ai produttori di componenti in silicone.
Oggi tubi in silicone, guarnizioni, membrane, particolari stampati, profili estrusi e altri articoli tecnici in silicone devono spesso integrarsi con materiali termoplastici, sensori, componenti elettronici, magneti o altri elementi particolarmente sensibili al calore.
Nei processi tradizionali, invece, la formazione della rete elastomerica richiede temperature elevate mantenute per un determinato intervallo di tempo. Sebbene questa tecnologia rappresenti ancora oggi uno standard consolidato, l'esposizione al calore può diventare un vincolo quando il progetto richiede elevata stabilità dimensionale oppure l'integrazione con materiali che non tollerano temperature elevate.
È in questo contesto che si è sviluppata la reticolazione UV.

Come funziona
A differenza della vulcanizzazione termica, nella quale l'energia necessaria alla reticolazione viene fornita dal calore, il processo UV utilizza una radiazione luminosa controllata, generalmente con lunghezza d'onda di circa 365 nm.
Le formulazioni siliconiche sviluppate per questo processo contengono specifici sistemi fotoattivabili che, quando vengono irradiati, avviano la formazione della rete tridimensionale dell'elastomero.
Il principio è quindi differente: non viene riscaldato l'intero componente per innescare la reazione, ma è la radiazione luminosa a fornire direttamente l'energia necessaria alla reticolazione.
Questo consente di ottenere tempi di reticolazione estremamente ridotti e di limitare l'esposizione del componente a elevate temperature.
La principale differenza riguarda il modo in cui l'energia viene trasferita al materiale: nella vulcanizzazione tradizionale il componente attraversa forni di vulcanizzazione nei quali il calore deve raggiungere progressivamente tutta la sezione del pezzo.
Nel processo UV, invece, la reticolazione viene attivata direttamente dalla radiazione luminosa, rendendo possibile un processo molto più rapido e con un ridotto apporto termico.
Dal punto di vista progettuale questo può tradursi in una migliore stabilità geometrica del componente, in una riduzione dei ritiri associati ai cicli termici e in un controllo più efficace delle tolleranze dimensionali, aspetti particolarmente importanti per tubi in silicone, microtubi, componenti estrusi e articoli stampati ad elevata precisione.

Quali vantaggi progettuali introduce
L'interesse verso la reticolazione UV non dipende esclusivamente dalla velocità del processo, il vantaggio più significativo riguarda la maggiore libertà progettuale.
Lavorando a temperature inferiori rispetto ai processi tradizionali, questa tecnologia può facilitare la realizzazione di componenti nei quali il silicone deve essere integrato con materiali termosensibili.
Tra le applicazioni di maggiore interesse rientrano:
• tubi in silicone medical grade,
• microtubi,
• membrane e componenti microfluidici,
• guarnizioni di precisione,
• componenti stampati in silicone,
• profili estrusi e coestrusi,
• assemblaggi multimateriale,
• dispositivi che integrano sensori o componenti elettronici.
In queste applicazioni la tecnologia di reticolazione diventa parte integrante della progettazione e non rappresenta soltanto una fase della produzione.

Efficienza del processo
La riduzione dell'energia termica richiesta dal processo costituisce un ulteriore elemento di interesse.
L'assenza del tradizionale forno di vulcanizzazione permette infatti di semplificare la linea produttiva e di ridurre il consumo energetico necessario per completare la reticolazione.
In funzione dell'applicazione e della configurazione della linea, il processo può inoltre contribuire a limitare le deformazioni termiche del componente e a migliorare la ripetibilità dimensionale.
Questi aspetti assumono particolare importanza quando vengono prodotti elevati volumi di tubi estrusi o componenti destinati a dispositivi che richiedono tolleranze molto ristrette.

Una tecnologia con requisiti specifici
Come ogni tecnologia produttiva, anche la reticolazione UV presenta alcune condizioni di impiego.
Le formulazioni siliconiche devono essere sviluppate per consentire il passaggio della radiazione luminosa e l'ambiente produttivo deve essere progettato per evitare esposizioni indesiderate alla luce UV durante le fasi precedenti alla reticolazione.
Anche la progettazione del componente deve tenere conto delle caratteristiche del processo.
Per questo motivo la reticolazione UV non sostituisce la vulcanizzazione tradizionale in tutte le applicazioni, ma rappresenta una soluzione particolarmente interessante quando i requisiti del progetto sono compatibili con questa tecnologia.