Se lavorate con guarnizioni, utensili da cucina o parti stampate, probabilmente vi siete già trovati di fronte a questa scelta. Silicone e gomma sembrano spesso svolgere la stessa funzione. Sono entrambi flessibili. Entrambi si comprimono. E in superficie possono sembrare quasi identici.
Il problema è che si comportano in modo molto diverso una volta che il prodotto è in uso. Un componente che funziona bene in un ambiente interno caldo potrebbe rompersi rapidamente all'aperto. Un componente che sembra perfetto all'inizio potrebbe indurirsi, rompersi o perdere funzionalità mesi dopo.
Molte decisioni sui materiali vengono prese confrontando il prezzo o i numeri di resistenza. In pratica, questi numeri raramente raccontano la verità. Altrettanto importante è il modo in cui un materiale reagisce al calore, alla luce, all'aria e al tempo.
Questo articolo esamina silicone e gomma in condizioni di lavoro reali. L'obiettivo non è dimostrare che uno sia migliore, ma aiutarvi a capire dove ciascun materiale eccelle e dove invece crea problemi, in modo da poter scegliere con meno sorprese in seguito.
Cos'è il silicone?
Il silicone è spesso definito un tipo di gomma, ma in pratica si comporta più come un materiale a sé stante. La differenza principale risiede nella struttura portante. Invece di catene di carbonio, il silicone è costituito da silicio e ossigeno.
Non è necessario ricordare la chimica per vedere il risultato. Nell'uso reale, il silicone rimane flessibile anche in presenza di caldo e freddo, condizioni che danneggerebbero la maggior parte delle gomme. Non teme nemmeno la luce solare o l'ozono. I componenti in silicone di solito mantengono lo stesso aspetto e la stessa consistenza anche molto tempo dopo che i componenti in gomma standard hanno iniziato a indurirsi.
Un altro motivo per cui viene scelto il silicone è la sua stabilità a contatto con le persone e con gli alimenti. Ha un odore molto leggero. Non necessita di plastificanti per rimanere morbido. Nel tempo, è meno soggetto a sanguinamento, indurimento o alterazione della superficie.
Il silicone viene raramente scelto per la sua resistenza pura. Se un progetto richiede un'elevata resistenza allo strappo o un rapido rimbalzo, la gomma spesso vince. Il silicone si guadagna il suo posto quando la consistenza conta più della resistenza.
Cos'è la gomma?
"Gomma" è un termine ampio. Include la gomma naturale e molti tipi sintetici, e non tutti si comportano allo stesso modo. Ciò che li accomuna è una struttura polimerica a base di carbonio che conferisce alla gomma la sua consueta elasticità.
In pratica, la gomma si allunga facilmente e si ricompone rapidamente. Questo rapido rimbalzo è il motivo per cui la gomma funziona così bene in pneumatici, cinghie e parti mobili. Sopporta movimenti ripetuti meglio del silicone in molti modelli.
La gomma offre anche ottime prestazioni meccaniche. Resistenza allo strappo, all'abrasione e aderenza sono aree in cui molte gomme superano il silicone. Per applicazioni che comportano attrito o movimento costante, questo aspetto è più importante della stabilità termica.
Il compromesso è l'invecchiamento. La maggior parte delle gomme si modifica lentamente una volta in servizio. Calore, aria e luce si fanno sentire nel tempo. Il materiale può indurirsi, perdere elasticità o screpolarsi. Questo non è un difetto. È semplicemente il comportamento degli elastomeri a base di carbonio.
Differenze chiave tra silicone e gomma
A prima vista, silicone e gomma sembrano abbastanza simili. Entrambi si piegano. Entrambi si comprimono. Entrambi sono presenti in guarnizioni, cuscinetti e parti stampate.
La differenza di solito si nota più tardi. Non in laboratorio. Durante l'uso. I cicli di calore, la luce solare e la pressione costante agiscono lentamente sulla gomma. Potresti non accorgertene subito, ma la sensazione cambia. La superficie si irrigidisce. Il pezzo non si riprende più come prima.
Il silicone reagisce in modo diverso. È meno sensibile alla luce e all'aria. In molti casi, il suo aspetto è pressoché identico a quello di altri prodotti anche mesi dopo. Questa stabilità è il motivo principale per cui le persone ne accettano il prezzo più alto.
La gomma ha ancora chiari vantaggi. Si allunga più facilmente e si riavvolge più velocemente. Nelle parti che si muovono, scivolano o hanno una buona aderenza, questo comportamento può essere più importante della stabilità a lungo termine.
La tabella seguente illustra come queste differenze si manifestano solitamente una volta che un prodotto è in servizio da un certo periodo di tempo.
| Proprietà | Silicone | Gomma |
| Struttura di base | Struttura portante silicio-ossigeno | Polimero a base di carbonio |
| Intervallo di temperatura tipico | da -60°C a 230°C | da -30°C a 120°C |
| Resistenza ai raggi UV e all'ozono | Molto alto | Da basso a moderato |
| Comportamento dell'invecchiamento | Lento, prevedibile | Indurimento graduale |
| Resistenza alla trazione | Moderare | Spesso più alto |
| Rimbalzo elastico | Più lentamente | Più veloce |
| Resistenza all'esterno | Lunga durata | Durata di vita più breve |
| Costo iniziale | Più alto | Inferiore |
| Aspetto nel tempo | Stabile | Tende a cambiare |
Perché il silicone e la gomma invecchiano in modo diverso?
La maggior parte dei materiali in gomma inizia a modificarsi dal momento in cui viene messa in servizio. Questo non è sempre visibile all'inizio. Il processo è lento e dipende da calore, aria, luce e stress.
La gomma è costruita su catene polimeriche a base di carbonio. Nel tempo, queste catene reagiscono con l'ossigeno e l'ozono. Il calore accelera questo processo. La luce solare lo peggiora. Il risultato è familiare. La superficie si indurisce. Compaiono piccole crepe. Il recupero elastico si indebolisce.
Il silicone segue un percorso diverso. La sua struttura portante è composta da silicio e ossigeno, molto più resistente agli attacchi ambientali. I raggi UV e l'ozono hanno scarsi effetti su di esso. Anche gli sbalzi di temperatura causano meno danni.
Per questo motivo, il silicone solitamente non si deteriora per degradazione chimica graduale. Tende invece a deteriorarsi per fatica meccanica. Dopo un uso prolungato, può lacerarsi o rompersi, ma le sue proprietà di base rimangono stabili molto più a lungo.
Questa differenza è importante nei prodotti reali. La gomma spesso perde prestazioni in modo silenzioso. Il silicone mostra segnali più evidenti quando raggiunge la fine del suo ciclo di vita.
Modalità di guasto nell'uso nel mondo reale
Nei prodotti reali, i materiali raramente presentano i difetti descritti nelle schede tecniche. Ciò che conta non è il limite teorico, ma il comportamento del materiale dopo mesi o anni di utilizzo normale.
I prodotti in gomma spesso si rompono silenziosamente. Le prestazioni calano prima che il prodotto sembri danneggiato. Le guarnizioni perdono compressione. Le guarnizioni smettono di rimbalzare. Le impugnature sembrano più dure ma sembrano ancora intatte. Quando le crepe diventano visibili, la funzionalità è già compromessa.
Il silicone si comporta in modo più onesto. Finché rimane entro il suo intervallo di funzionamento, le prestazioni rimangono stabili. Quando si verifica un guasto, di solito è fisico ed evidente. Si forma uno strappo. Un bordo si spacca. Il pezzo non mantiene più la sua forma.
Questa differenza modifica il modo in cui i prodotti vengono ispezionati e sostituiti. Molte parti in gomma vengono sostituite nei tempi previsti. Le parti in silicone vengono spesso sostituite in base alle condizioni.
Il contrasto è più evidente se i due elementi sono affiancati:
| Aspetto | Gomma | Silicone |
| Segnali di allarme precoce | Indurimento graduale, perdita di rimbalzo | Pochissimi prima dei danni |
| Tipo di guasto tipico | Invecchiamento, screpolature, deformazione da compressione | Strappo, affaticamento meccanico |
| calo delle prestazioni | Lento e difficile da notare | Improvviso e ovvio |
| Logica di sostituzione | Basato sul tempo | Basato sulle condizioni |
Applicazioni del silicone e della gomma
Nei prodotti reali, silicone e gomma sono raramente intercambiabili, anche quando appartengono alla stessa categoria. Gli ingegneri di solito decidono in base a cosa si romperà per primo, non in base a ciò che sembra simile sulla carta.
Il silicone tende a depositarsi in luoghi in cui calore, tempo e igiene danneggiano lentamente i materiali. Teglie da forno, prodotti per neonati e contenitori per alimenti riutilizzabili si affidano al silicone perché il riscaldamento ripetuto non ne altera l'odore o la consistenza. In ambito medico, tubi e impianti in silicone sono selezionati meno per la resistenza e più per la stabilità. Resistono ai cicli di sterilizzazione e al lungo contatto con la pelle senza diventare fragili.
La gomma viene utilizzata quando si prevede che i componenti si muovano, si flettano o subiscano sollecitazioni. Pneumatici, supporti antivibranti e rulli industriali dipendono dalla capacità della gomma di deformarsi e recuperare migliaia di volte. In questi casi, l'usura graduale è accettata e pianificata. I componenti in gomma sono spesso trattati come materiali di consumo piuttosto che come componenti permanenti.
Molti prodotti di uso quotidiano combinano discretamente entrambi i materiali. Un dispositivo indossabile può utilizzare silicone nella zona di contatto con il corpo, mentre la gomma viene inserita all'interno per assorbire l'impatto. Le calzature seguono la stessa logica. La suola assorbe l'attrito con la gomma. Gli strati di comfort si affidano al silicone per una sensazione di lunga durata.
| Utilizzare l'ambiente | Il silicone è comunemente usato per | La gomma è comunemente usata per |
| esposizione al calore | Teglie da forno, guarnizioni calde, parti sterilizzate | Raramente usato |
| Contatto con la pelle | Tubi medicali, dispositivi indossabili, articoli per neonati | Uso limitato e di breve durata |
| Movimento ripetuto | Uso limitato | Pneumatici, rulli, ammortizzatori |
| Sostituzione pianificata | Meno comune | Molto comune |
| Prodotti in materiali misti | Comfort e tenuta | Aderenza e assorbimento degli urti |
Rischio di igiene e contaminazione
Nei prodotti alimentari e medicali, l'igiene riguarda il comportamento a lungo termine, non solo l'osservanza iniziale.
La gomma si altera con il passare del tempo. Calore, aria e uso ripetuto possono alterarne la superficie. In alcuni casi, le parti in gomma più vecchie possono sviluppare odore o una leggera appiccicosità superficiale. Ciò non implica un guasto immediato, ma può aumentare la probabilità che la superficie trattenga oli, polvere o residui. La pulizia è ancora possibile, ma spesso richiede un controllo più attento e una sostituzione programmata.
Il silicone è più stabile nel tempo. La sua chimica reagisce meno con l'aria, l'umidità e i comuni detergenti. La superficie rimane solitamente liscia e asciutta, anche dopo un uso prolungato o ripetuti lavaggi. Odore e alterazioni superficiali sono rari in condizioni normali.
Per le applicazioni igieniche, la differenza è pratica piuttosto che teorica. La gomma spesso si basa su cicli di sostituzione definiti per gestire il rischio di contaminazione. Il silicone si basa maggiormente sulla stabilità del materiale per ridurlo.
Entrambi i materiali possono essere utilizzati in sicurezza. La scelta dipende dal livello di manutenzione e controllo che l'applicazione richiede.
Come scegliere tra silicone e gomma?
La domanda sbagliata è: "Quale materiale è migliore?"“
La domanda utile è: "Cosa dovrà affrontare questa parte ogni giorno?"“
Se il calore è presente nell'ambiente, il silicone diventa l'opzione più sicura. Forni, vapore, liquidi caldi e ripetuti cicli di sterilizzazione degradano lentamente la maggior parte delle gomme. Il silicone rimane stabile in queste condizioni e non subisce particolari alterazioni nel tempo.
Se prevalgono movimento e attrito, la gomma spesso offre prestazioni migliori. Guarnizioni dinamiche, rulli e componenti sottoposti a flessione costante beneficiano del rapido rimbalzo e dell'elevata resistenza allo strappo della gomma. In questi casi, il silicone potrebbe risultare troppo morbido o usurarsi troppo rapidamente.
Anche il costo gioca un ruolo importante, ma non dovrebbe influenzare la decisione. La gomma è solitamente più economica a livello di materiale. Il silicone spesso costa di più all'inizio, ma riduce la frequenza di sostituzione. Nel corso dell'intero ciclo di vita del prodotto, il divario non è sempre così ampio come sembra.
Un modo semplice per decidere è quello di adattare il materiale allo stress principale, non a quello secondario.
| Stress primario | Scelta migliore |
| Alta temperatura | Silicone |
| Sterilizzazione ripetuta | Silicone |
| Movimento costante | Gomma |
| Elevata abrasione | Gomma |
| Stabilità a lungo termine | Silicone |
Conclusione
Silicone e gomma hanno scopi diversi. Nessuno dei due è intrinsecamente migliore. Quando si comprendono chiaramente l'ambiente di lavoro, la durata e la tolleranza al rischio, la scelta tra silicone e gomma diventa solitamente ovvia.
