Lo scopo di questo articolo è quello di mettere a confronto 2 sistemi di vulcanizzazione della gomma mediante autoclave:

Sistema a vapore
Sistema ad aria calda

Mi chiamo Fausto Mardegan e sono il titolare della FauMar Impianti (ex Mardegan Fabio Srl). Mi occupo di impianti a vapore dal 2005, un settore dei nostri clienti è appunto la vulcanizzazione della gomma. In particolare la ricostruzione di pneumatici e la produzione di tubi in gomma.

Cos’è la vulcanizzazione della gomma e come funziona?

La vulcanizzazione della gomma è una tecnica essenziale per migliorarne le proprietà fisiche e meccaniche. Questo processo chimico avviene mediante l'aggiunta di zolfo e altri agenti di vulcanizzazione alla gomma grezza, seguita da un riscaldamento rigoroso. Durante la vulcanizzazione, i polimeri di gomma si connettono attraverso legami crociati, creando una rete tridimensionale che conferisce alla gomma elasticità, resistenza e durata.
La vulcanizzazione aumenta anche la resistenza alla temperatura, all'abrasione e agli agenti chimici della gomma. È grazie a questo processo che si ottengono i pneumatici resistenti all'usura e allo scivolamento, così come i materiali elastomerici utilizzati in un'ampia gamma di prodotti industriali. Inoltre, la vulcanizzazione permette di modificare le proprietà della gomma, ad esempio rendendola più flessibile o più rigida, in base alle necessità specifiche dell'applicazione. Nonostante sia un processo complesso, la vulcanizzazione della gomma è essenziale nella produzione di prodotti di alta qualità e duraturi. Per ottenere questo risultato le mescole devono raggiungere la temperatura di circa 160°C e rimanere per un determinato tempo.

Vulcanizzare la gomma con l’aria calda

Come ho già trattato in un articolo apposito dove metto a confronto i vari fluidi vettore come

vapore
olio diatermico
acqua surriscaldata
acqua calda

in questo caso parliamo di aria. Naturalmente l’aria viene scaldata comunque con vapore, olio diatermico oppure energia elettrica.

Da qui si evince già una perdita di rendimento poiché devo usare un fluido vettore per scaldarne un’altro.
Si utilizza l’aria compressa ad esempio per i pneumatici perché si deve lavorare a pressioni diverse, andando anche in vuoto per garantire lavorazioni specifiche.
L’aria ambiente è facilmente carica di particelle organiche e non solo che potrebbero interferire con le reazioni.
L’aria è un fluido difficile da scaldare, cioè ha un basso coefficiente di scambio termico e per ovviare a questa carenza si inserisce un sistema di ventilazione che mantiene il fluido in movimento aumentando così il coefficiente di scambio termico dello scambiatore. Anche questo comporta un consumo elevato di energia elettrica.
Se l’autoclave viene riempito con aria compressa per garantire una determinata pressione l’impianto di produzione dell’aria compressa deve essere opportunamente dimensionato poiché si sviluppano portate importanti in tempi concentrati quindi si inseriscono spesso serbatoi in pressione per abbassare i tempi di lavoro.

Questi sono alcuni degli aspetti relativi all’utilizzo dell’aria calda come vettore per la vulcanizzazione, secondo il mio parere questo sistema deve essere utilizzato in determinate lavorazioni, come per la vulcanizzazione dei pneumatici. Rimane un sistema poco efficiente e poco sostenibile dati i carichi puntuali che necessità sia di calore che di riempimento dell’aria.

Vulcanizzare la gomma con il vapore

La vulcanizzazione della gomma è un processo essenziale per conferire resistenza e durata ai prodotti in gomma. Tradizionalmente, la vulcanizzazione viene eseguita attraverso l'applicazione di calore e composti chimici, ma una delle tecniche più efficaci e moderne è la vulcanizzazione con il vapore.
La vulcanizzazione con il vapore è un processo che richiede una combinazione di calore e pressione, che viene applicata alla gomma attraverso l'utilizzo del vapore. Questo metodo offre numerosi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali di vulcanizzazione.

Innanzitutto, la vulcanizzazione con il vapore è un processo molto più rapido rispetto ad altre tecniche. Il vapore ad alte temperature permette una diffusione più rapida dei composti chimici responsabili della vulcanizzazione, accelerando così il processo complessivo. Questo significa che i tempi di produzione possono essere ridotti, migliorando l'efficienza produttiva.
Inoltre, la vulcanizzazione con il vapore è molto più sicura rispetto ad altri metodi. L'utilizzo del vapore come fonte di calore riduce il rischio di incendi e esplosioni, rendendo l'ambiente di lavoro più sicuro per gli operatori e prevenendo danni materiali.
La vulcanizzazione con il vapore offre anche un migliore controllo del processo. La pressione e la temperatura del vapore possono essere facilmente regolate e monitorate, e garantisce l’uniformità della temperatura in tutto il volume dell’autoclave. consentendo una maggiore precisione nella vulcanizzazione. Questo si traduce in una maggiore uniformità dei prodotti in gomma, con una minore variabilità delle proprietà meccaniche e chimiche.
Infine, la vulcanizzazione con il vapore è anche un metodo più sostenibile. Infatti il fluido vapore caldo può essere riutilizzato oppure il calore di scarico lo si può convertire in altri fluidi vettore a media temperatura. I generatori di vapore moderni inoltre raggiungono rendimenti vicini al 98%, mentre l’impianto di distribuzione del vapore se ben dimensionato raggiunge rendimenti del 90%. Questo comporta un bassissimo spreco di combustibile e quindi una bassa emissione di CO2 in atmosfera.

In conclusione, la vulcanizzazione con il vapore è un metodo altamente efficace, sicuro, controllabile e sostenibile per la produzione di prodotti in gomma. Questa tecnica moderna offre una serie di vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, rappresentando un passo avanti nell'industria della gomma.

Conclusione

Direi che il vapore è il vettore più sostenibile, infatti

può essere prodotto con alta efficienza,
è più duttile, quindi si può anche riutilizzare,
garantisce omogeneità e quindi meno scarti di lavorazione,
non ha bisogno di compressori e di impianti aria compressa
non ha bisogno di una ventilazione continua all’interno dell’autoclave.

Inoltre, il vapore risulta essere anche il sistema meno costoso visto che con il sistema ad aria calda si deve prevedere l’inserimento di un vettore ulteriore come il vapore, oppure olio diatermico. Utilizza componenti che lavorano in condizioni critiche come lo scambiatore (vapore/aria), il ventilatore all’interno dell’autoclave a 160°C.

Naturalmente bisogna studiare caso per caso per capire quale sistema è il più performante, e se hai bisogno di una consulenza scrivici pure a info@mardeganfabio.it.