La maggior parte degli articoli sulle "proprietà del silicone" sembrano voci di enciclopedia: struttura di base Si-O, un paragrafo sulla flessibilità, un paragrafo sulla resistenza al calore, e basta. Questo non è di grande aiuto quando devi approvare un preventivo per gli stampi o redigere una scheda tecnica per un componente finito.
La gomma siliconica è un elastomero sintetico con una struttura Si-O-Si, che opera ininterrottamente da -60 °C a +230 °C, disponibile in Shore A 10–80, isolante elettricamente fino a ~25 kV/mm e chimicamente inerte alla maggior parte dei fluidi polari. Le prestazioni nel mondo reale sono limitate dal grado di formulazione (HTV vs LSR), dal sistema di vulcanizzazione (perossido vs platino) e dalla certificazione di conformità (FDA 21 CFR 177.2600, LFGB §30/§31, USP Classe VI, ISO10993).
Questo è il documento di riferimento che consegno agli ingegneri e ai responsabili degli acquisti prima di discutere degli stampi. Chiarisce cosa è conforme alle specifiche di catalogo, cosa dipende dal grado di produzione e cosa varia in fase di produzione.
1. Proprietà fisiche
1.1 Densità e peso
La densità dello silicone si trova a 1,10–1,25 g/cm³, principalmente a causa del carico di riempitivo (silice pirogenica o precipitata). Un carico di riempitivo più elevato migliora la resistenza alla trazione ma riduce la trasparenza e l'allungamento. Il silicone non galleggia.
| Materiale | Densità (g/cm³) |
|---|---|
| EPDM | 0,86–0,90 |
| Gomma naturale | 0,91–0,93 |
| Gomma siliconica | 1,10–1,25 |
| PVC | 1,20–1,55 |
| Fluorosilicone (FVMQ) | 1,40–1,60 |
Ciò è importante per i costi di spedizione di parti ingombranti (tappetini, fogli, rivestimenti per forni) e per usi sensibili alla galleggiabilità. Per il contesto materiale per materiale, vedere Silicone VS plastica, PVC contro silicone, E Silicone VS Gomma.
1.2 Colore e trasparenza
La gomma siliconica di base è traslucida. Le gomme polimerizzate al platino rimangono trasparenti come l'acqua; quelle polimerizzate al perossido tendono al bianco-giallastro a causa di tracce di residui di catalizzatore. Il pigmento viene miscelato nella fase di macinazione o compounding, non aggiunto in seguito.
La stabilità del colore sotto i raggi UV e il calore dipende dalla selezione del pigmento, non dal silicone stesso. Le parti pigmentate con ossido di ferro cambiano tonalità dopo oltre 1.000 ore di esposizione all'aperto; i pigmenti a base di cadmio non sono conformi alla direttiva RoHS e PORTATA completamente.
1.3 Durezza (Shore A)
La durezza Shore A è la proprietà più soggetta a errori di classificazione nell'approvvigionamento del silicone.
| Riva A | Tatto | Uso tipico |
|---|---|---|
| 10–20 | Simile a un gel | Dispositivi indossabili a contatto con la pelle, rivestimenti protesici |
| 20–30 | Morbido e sicuro per i bambini. | Ciucci, massaggiagengive, coppette mestruali |
| 30–50 | Standard “soft” | Guarnizioni, anelli di tenuta, cuffie da nuoto |
| 50–70 | Ditta | Manici per spatole, tastiere, stampi da forno |
| 70–80 | Rigido | guarnizioni industriali, componenti strutturali |
La durezza viene misurata per ASTM D2240 con un tempo di permanenza del penetratore di 1 secondo. Le regole di permanenza ISO 48-4 forniscono valori diversi. Specificare il metodo di prova sull'ordine di acquisto, altrimenti si riceveranno pezzi con una deviazione di 5-8 punti Shore e non si avrà alcun diritto di ricorso.
Per informazioni su come la durezza influisce sulle prestazioni di tenuta, sulla sensazione tattile e sulla durata all'abrasione, vedere Durezza Shore A del silicone: effetti sulla sensazione, sulla tenuta e sulla durata E Perché la durezza Shore del silicio è importante?.
2. Proprietà meccaniche
2.1 Resistenza alla trazione e allungamento
Tubazioni in silicone per uso generale 4,5–10 MPa di trazione E 200–800% allungamento alla rottura Secondo ASTM D412 / ISO 37. I gradi ad alta resistenza allo strappo spingono la resistenza alla trazione fino a 10–12 MPa.
Rispetto all'EPDM (15-20 MPa) o alla gomma naturale (20-30 MPa), il silicone è meccanicamente debole. Il silicone non viene scelto per la resistenza alla trazione, bensì per l'intervallo di temperatura di utilizzo, la biocompatibilità e la capacità di recupero.
Quando un acquirente chiede "quanto peso può sopportare il silicone", la risposta è sempre: dipende dalla geometria, non dal silicone stesso. Vedi Quanto peso può sopportare il silicone? per la geometria matematica.
2.2 Resistenza allo strappo
Resistenza allo strappo: 9–55 kN/m Secondo la norma ASTM D624 Die B, la gomma siliconica liquida (LSR) si lacera in modo più netto rispetto al vinile termosaldato (HTV) perché la vulcanizzazione al platino produce una rete di reticolazione più densa. Questo è il motivo per cui i palloncini medicali, le tettarelle dei ciucci e le coppette mestruali sono quasi sempre realizzati in LSR.
2.3 Set di compressione
La compressione impostata secondo ASTM D395 (22 ore a 175 °C) si attesta a 5–30%. Un valore più basso è migliore: indica quanto una guarnizione non riesce a tornare alla sua forma originale dopo una compressione prolungata.
Il silicone polimerizzato al platino raggiunge valori di 8–15%. I gradi polimerizzati al perossido si attestano su valori di 20–30% prima della post-polimerizzazione secondaria, scendendo a circa 15% dopo una post-polimerizzazione di 4 ore a 200 °C. Questo si ripercuote sui tempi di ciclo e sui costi energetici.
3. Proprietà termiche
3.1 Intervallo di temperatura di funzionamento
La risposta del catalogo: da -60 °C a +230 °C in continuo. Le versioni stabilizzate con ossido di ferro estendono la resistenza a breve termine fino a 300 °C.
La risposta dal punto di vista della produzione: il silicone non si rompe in modo catastrofico al limite superiore, ma si indurisce, perde elasticità e sviluppa delle screpolature superficiali. Se si utilizza un tappetino da forno in modo continuativo a 230 °C, la deformazione permanente aumenta dopo 6-8 settimane. I reclami dei clienti emergono dopo 3 mesi, non il primo giorno.
Per il comportamento di decomposizione vedere Meraviglia della temperatura di fusione del silicone — il silicone non fonde; si decompone in silice inorganica a circa 350–400 °C.
3.2 Conduttività termica
0,18–0,30 W/m·K per silicone non caricato. I gradi termicamente conduttivi (caricati con nitruro di boro, allumina o ossido di zinco) raggiungono 1,5–3,0 W/m·K — utilizzati nei pad di interfaccia dei LED e nei materiali termici per le batterie dei veicoli elettrici.
Il silicone standard è un isolante termico, paragonabile al legno. Ecco perché un guanto da forno in silicone funziona e perché non è possibile utilizzare il silicone non caricato come dissipatore di calore. Maggiori dettagli in Conduttività termica del silicone.
3.3 Infiammabilità
Il silicone standard ha una UL94 V-1 classificazione. I composti ignifughi con riempitivi di platino o idrati raggiungono V-0. Quando il silicone brucia, lascia una cenere di silice non conduttiva, motivo per cui le guaine dei cavi in silicone sono specificate per i circuiti di emergenza degli edifici multipiano e per il cablaggio navale. Vedi Il silicone è infiammabile?.
4. Proprietà elettriche
Il silicone è uno dei pochi elastomeri che mantiene le sue prestazioni dielettriche nell'intero intervallo di temperature di esercizio.
| Proprietà | Intervallo tipico | Metodo di prova |
|---|---|---|
| resistività volumetrica | 10¹⁴–10¹⁶ Ω·cm | ASTM D257 |
| rigidità dielettrica | 17–25 kV/mm | ASTM D149 |
| Costante dielettrica (1 MHz) | 2,8–3,5 | ASTM D150 |
| Resistenza all'aria | >120 secondi | ASTM D495 |
Il punto pratico: l'isolamento in PVC si ammorbidisce oltre i 90 °C, mentre il silicone mantiene la rigidità dielettrica fino a 200 °C+. Per la selezione spessore-tensione vedere Resistenza dielettrica e valori nominali dei fogli di silicone E Opzioni di spessore dello strato di isolamento elettrico dei fogli di silicone.
Il silicone conduttivo caricato con carbonio o argento inverte completamente questo intervallo: la resistività superficiale scende a 10⁰–10² Ω/quadrato. Si tratta di un materiale diverso; vedere Tastiere in silicone conduttivo vs non conduttivo.
5. Proprietà chimiche
5.1 Inerzia e resistenza
Il silicone è chimicamente stabile contro:
- Acidi e alcali diluiti
- Solventi polari (acqua, alcoli, glicerina)
- Ossigeno e ozono: elementi insoliti per gli elastomeri
- La maggior parte degli alimenti e dei fluidi biologici
Il silicone si gonfia o si degrada in:
- Solventi non polari (benzina, toluene, oli minerali) — 20–60% aumento di volume
- Acidi concentrati (HCl, H₂SO₄)
- Vapore saturo a temperature superiori a 150 °C per un tempo di permanenza prolungato (idrolisi dello scheletro Si-O)
Il rigonfiamento dovuto a una breve esposizione al solvente è reversibile. Il contatto prolungato con l'olio danneggia le guarnizioni in silicone nei vani motore delle automobili: in questi casi, specificare l'utilizzo di fluorosilicone (FVMQ). Riferimento: Proprietà di resistenza chimica delle strisce di silicone.
5.2 Idrofobicità
Angolo di contatto dell'acqua superficiale: 100–110°. Il silicone respinge l'acqua senza bisogno di rivestimento, motivo per cui è l'agente distaccante standard per le casseforme del calcestruzzo e per cui le guarnizioni in silicone sigillano senza bisogno di sigillanti aggiuntivi.
5.3 Degradazione atmosferica: raggi UV, ozono, ossidazione
Il silicone trattiene 80–90% delle proprietà meccaniche dopo 5 anni all'aperto esposizione in condizioni accelerate ASTM G155 Test con arco di xeno. La gomma naturale si screpola visibilmente dopo 6-12 mesi di esposizione all'aperto.
Questa non è un'immunità completa. Il silicone nero caricato con nerofumo resiste meglio rispetto alle versioni colorate; il silicone trasparente ingiallisce visibilmente dopo 18-24 mesi di esposizione diretta al sole. Vedi Il silicone è resistente ai raggi UV? E Strisce in silicone resistenti ai raggi UV e agli agenti atmosferici.
La decomposizione a lungo termine nelle discariche è compresa tra 50 e 500 anni. Vedi Quanto tempo impiega il silicone a decomporsi?.
6. Proprietà biologiche e di compliance
È qui che la maggior parte delle specifiche commette errori. "Per uso alimentare" e "per uso medicale" non sono sinonimi, e "compatibile con il silicone" non è un termine normativo.
| Livello di conformità | Standard | Uso tipico | premio di costo |
|---|---|---|---|
| Industriale | Non è richiesto nulla | Guarnizioni, guarnizioni, tappetini | linea di base |
| Contatto con gli alimenti (USA) | FDA 21 CFR 177.2600 | Teglie da forno, contenitori per alimenti | +5–10% |
| Contatto con gli alimenti (UE) | LFGB §30 / §31 | Teglie e biberon importati dall'UE | +20–30% |
| Contatto con la pelle | ISO 10993-5, -10 | Dispositivi indossabili, protesi | +25–40% |
| impianto medico | USP Classe VI, pannello completo ISO 10993 | Cateteri, impianti | +50–200% |
Un grado etichettato come "medicale" non è automaticamente sicuro per gli alimenti: solventi di migrazione diversi, test di rilascio diversi. Vedi Silicone per uso alimentare vs silicone per uso medicale E Silicone alimentare.
Per i prodotti a contatto con la pelle o con fluidi biologici, la biocompatibilità deve essere riconvalidata sul prodotto finito, non solo sulla materia prima. Pigmenti, distaccanti e manipolazione post-polimerizzazione compromettono la conformità. Riferimento: Il silicone è davvero biocompatibile per le applicazioni mediche? E Procedure di test di biocompatibilità per dispositivi a contatto con la pelle (ISO 10993).
Il silicone non è inoltre sensibilizzante per la maggior parte degli utenti — vedi Il silicone è ipoallergenico?.
7. Come cambiano le proprietà in base al sistema di stagionatura e al grado
Due decisioni di formulazione definiscono in modo preciso l'inviluppo delle proprietà prima che gli utensili inizino a tagliare l'acciaio:
| Variabile | HTV (silicone solido) | LSR (silicone liquido) |
|---|---|---|
| sistema di cura predefinito | Perossido (platino facoltativo) | Solo platino |
| Intervallo di durezza | 20–80 Shore A | 5–70 Shore A |
| Resistenza allo strappo | Inferiore | Più alto |
| set di compressione | 15–25% (dopo la post-polimerizzazione) | 8–15% |
| Tolleranza raggiungibile | ±0,05–0,10 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Costo degli utensili | Basso | Alto (corrente fredda) |
| Tempo di ciclo | 3–8 minuti | 30–90 secondi |
| Migliore vestibilità | Volume basso/medio, geometria semplice | Componenti medicali, per neonati e di piccole dimensioni, ad alto volume, di alta qualità. |
Se il sistema di polimerizzazione non è specificato nell'ordine di acquisto, l'impostazione predefinita è il perossido HTV, più economico, ma con sottoprodotti di polimerizzazione residui che influenzano il gusto, l'odore e la stabilità del colore. Per qualsiasi prodotto a contatto con la pelle, per neonati o medicale, richiedere platinumcure in forma scritta. Vedere Gomma siliconica LSR vs HTV, Polimerizzazione vs vulcanizzazione del silicone, E Vulcanizzazione del silicone: cosa sbagliano gli ingegneri.
8. Ricerca rapida: tutte le proprietà a colpo d'occhio
| Proprietà | Intervallo tipico | Standard di prova |
|---|---|---|
| Densità | 1,10–1,25 g/cm³ | ASTM D792 |
| Durezza Shore A | 10–80 | ASTM D2240 |
| Resistenza alla trazione | 4,5–12 MPa | ASTM D412 |
| Allungamento a rottura | 200–800% | ASTM D412 |
| Resistenza allo strappo | 9–55 kN/m | Stampo ASTM D624 B |
| set di compressione | 8–30% | ASTM D395 |
| Temperatura di esercizio | da -60 a +230 °C | — |
| conducibilità termica | 0,18–0,30 W/m·K | ASTM C177 |
| rigidità dielettrica | 17–25 kV/mm | ASTM D149 |
| resistività volumetrica | 10¹⁴–10¹⁶ Ω·cm | ASTM D257 |
| Grado di fiamma | UL94 V-1 (V-0 con additivo FR) | UL94 |
| angolo di contatto dell'acqua | 100–110° | — |
Grafico radar delle proprietà del silicone che confronta silicone, EPDM, gomma naturale, PVC e fluorosilicone in termini di durezza, intervallo di temperatura, costante dielettrica, resistenza chimica e costo.
Domande frequenti
Il silicone è tossico?
No. Il silicone polimerizzato è chimicamente inerte e certificato per il contatto con alimenti e dispositivi medici secondo le normative FDA 21 CFR 177.2600, LFGB §30/§31 e ISO 10993, se correttamente formulato e post-polimerizzato. Il silicone non polimerizzato e i sottoprodotti della polimerizzazione con perossido non devono essere inalati in officina.
Il silicone si scioglie?
No. Il silicone non ha un punto di fusione. Al di sopra di circa 350 °C si decompone in silice (SiO₂), una cenere bianca e fine. Ecco perché il silicone è utilizzabile nei cablaggi ignifughi e nelle guarnizioni per alte temperature.
Qual è la differenza tra silicone e silicio?
Il silicio è l'elemento (Si). Il silicone è un polimero con una struttura principale Si-O-Si e gruppi laterali metilici o vinilici. Vedi Silicone contro silicone.
Quanto dura il silicone?
Durata di conservazione in interni: oltre 20 anni; in esterni, sotto esposizione diretta ai raggi UV, 5-10 anni a seconda della qualità. Il tempo di decomposizione in discarica è di 50-500 anni.
Cosa non copre questo pilastro
Questo è il riferimento alla proprietà, non il manuale di approvvigionamento. Tre limiti da leggere prima di considerare fisso uno qualsiasi dei numeri sopra indicati:
- I valori delle proprietà dipendono dalla formulazione. Ogni intervallo di specifiche varia di ±20% a seconda del grado, del carico di riempitivo e del sistema di vulcanizzazione. Richiedere sempre al fornitore il valore TDS effettivo per lo specifico grado quotato.
- Il metodo di prova è più importante del numero di test. Un pezzo con durezza Shore A 50 misurato con un tempo di permanenza di 1 secondo non è uguale a uno misurato con un tempo di permanenza di 15 secondi. La norma ASTM D2240 e la norma ISO 48-4 produrranno valori diversi sullo stesso pezzo. Confermare il metodo sulla scheda tecnica.
- La documentazione di conformità scade. I certificati di prova FDA, LFGB e USP sono validi per uno specifico lotto di materia prima, non per il prodotto finito a tempo indeterminato. Ripetere i test in caso di cambio di grado, fornitore o pigmento.
Prima di inviare una richiesta a qualsiasi fabbrica di silicone, stabilisci cinque aspetti fondamentali:
- Temperatura di esercizio continua (non di picco)
- Obiettivo Shore A con metodo di prova dichiarato
- Ambito di conformità: quale standard, quale modalità di contatto
- Sistema di polimerizzazione: platino o perossido
- Classe di tolleranza: consumo, industriale o medicale
Senza questi cinque elementi, qualsiasi preventivo riceviate è solo una supposizione e qualsiasi voce relativa alla ritenuta d'acconto non è verificabile.
Questo pilastro si trova accanto a un riferimento più ampio. Se vuoi avere un quadro completo, ovvero cosa sia effettivamente il silicone a livello chimico, come venga prodotto e dove si collochi nella famiglia degli elastomeri, leggi il Guida completa ai materiali per il silicone. Utilizza questo come contesto a monte; utilizza questa pagina come pagina di ricerca delle proprietà.
