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I punti chiave in sintesi
Nelle applicazioni igieniche, i guasti alle guarnizioni raramente si manifestano in anticipo. Si presentano gradualmente, manifestandosi sotto forma di aumento dell'attrito, usura imprevista, rischi di contaminazione o intervalli di manutenzione ridotti. Per gli alberi rotanti negli impianti di lavorazione alimentare e chimica, questi problemi sono molto più che piccoli inconvenienti; hanno un impatto diretto sui tempi di operatività, sulla conformità normativa e sulla sicurezza dei prodotti.
In condizioni operative così stressanti, le tradizionali guarnizioni in elastomero raggiungono spesso i loro limiti prestazionali. L'elevato attrito accelera l'usura, mentre gli agenti aggressivi dei processi CIP/SIP possono degradare i materiali elastomerici. Allo stesso tempo, i severi requisiti igienici non consentono alcuna tolleranza per il trattenimento di particelle o il deterioramento dei materiali. Di conseguenza, soluzioni che sembrano adeguate in teoria spesso si rivelano inaffidabili nel funzionamento reale.
È qui che le guarnizioni in PTFE ridefiniscono i limiti delle prestazioni. Progettate specificamente per applicazioni dinamiche, combinano un attrito estremamente basso, un'eccezionale resistenza chimica e un ampio intervallo di temperature di esercizio, il tutto mantenendo l'integrità del design igienico. Nei test di convalida, alcune prove sono state concluse anticipatamente, non a causa di un guasto delle guarnizioni, ma perché i livelli di prestazione hanno superato i requisiti definiti.
Gli alberi rotanti nei macchinari di lavorazione alimentare e chimica operano all'intersezione tra stress meccanico e pressione normativa. Dai miscelatori alle pompe, e dai sistemi di riempimento ai trasportatori, questi componenti devono rimanere sigillati mentre ruotano continuamente, spesso a temperature variabili e con frequenti cicli di pulizia.
Le sfide principali includono:
Nella pratica, queste sfide spesso si sovrappongono. Una guarnizione che resiste all'esposizione chimica può generare troppo attrito. Una guarnizione a basso attrito può avere difficoltà a soddisfare i requisiti di progettazione igienica. Il risultato è un frequente compromesso e una manutenzione frequente.
La tecnologia di tenuta in PTFE affronta queste sfide a livello di materiale e progettazione.
Fondamentalmente, il PTFE offre un attrito estremamente basso, riducendo significativamente l'usura nelle applicazioni con alberi rotanti. A differenza delle guarnizioni in elastomero convenzionali, il PTFE mantiene le sue proprietà meccaniche in un ampio intervallo di temperature e resiste a un ampio spettro di sostanze chimiche utilizzate nella pulizia CIP/SIP.
Tuttavia, le prestazioni non dipendono solo dal materiale. Le moderne guarnizioni in PTFE sono sistemi progettati con precisione, che combinano composti ottimizzati con una tecnologia avanzata a molla e caratteristiche di design igienico.
Gli elementi chiave della soluzione includono:
Realizzate con materiali conformi alle norme alimentari, queste guarnizioni supportano i principi di progettazione igienica offrendo al contempo prestazioni dinamiche affidabili.
Risultati e prove di prestazione
Le prestazioni delle guarnizioni devono essere dimostrate in condizioni operative reali. La convalida interna e i test sul campo dimostrano che le guarnizioni in PTFE offrono prestazioni costantemente superiori rispetto alle soluzioni convenzionali in elastomero.
I principali risultati osservati includono:
In diversi scenari di prova, la convalida è stata conclusa in anticipo, non a causa di guasti, ma perché le tenute hanno continuato a funzionare oltre gli obiettivi di prova definiti. Questo risultato evidenzia la robustezza della tecnologia di tenuta in PTFE in ambienti difficili.
Sfida
Un'applicazione per la lavorazione degli alimenti con un albero in rotazione continua richiedeva una tenuta igienica in grado di resistere a frequenti CIP. Le precedenti guarnizioni in elastomero mostravano un'usura prematura, aumentando gli intervalli di manutenzione e sollevando preoccupazioni relative alla contaminazione.
Soluzione
È stata selezionata una guarnizione in PTFE con molla, utilizzando un composto compatibile sia con i fluidi di processo che con i detergenti. A seconda della chimica di pulizia, è stato implementato un design con molla riempita di silicone o completamente incapsulata per mantenere l'integrità igienica.
Risultato
La guarnizione in PTFE ha garantito un funzionamento stabile e a basso attrito e ha superato la durata prevista. Gli intervalli di manutenzione sono stati prolungati e la conformità igienica è stata mantenuta durante tutto il funzionamento.
Video Q&A: Test di outgassing e purezza dei materiali
In questa intervista, Simone Lavelli, responsabile tecnico per nuovi progetti e sviluppo compound, spiega come l’azienda valida i composti evolast® FFKM tramite TDS e protocolli di produzione in camera bianca.
Il video mette in luce il legame tra purezza molecolare, affidabilità del processo e il modo in cui il controllo dell’outgassing protegge l’integrità dei processi avanzati per semiconduttori.
Conclusione
In applicazioni dinamiche e igieniche, le soluzioni di tenuta devono funzionare contemporaneamente sotto stress meccanico, esposizione chimica e conformità alle normative. Le guarnizioni in PTFE forniscono una risposta comprovata, combinando basso attrito, resistenza chimica e design igienico in un'unica soluzione.
Convalidata da test sul campo e dall'uso reale, la tecnologia di tenuta in PTFE offre una durata prolungata e prestazioni costanti laddove le guarnizioni in elastomero convenzionali raggiungono i loro limiti. Con l'innalzarsi degli standard igienici e l'aumento della complessità delle condizioni operative, le guarnizioni in PTFE continueranno a svolgere un ruolo fondamentale nella progettazione di macchinari affidabili.
L’outgassing è il rilascio di gas o vapori dai materiali solidi in presenza di calore o vuoto. Negli strumenti per semiconduttori, queste emissioni possono causare contaminazioni molecolari, riducendo la resa dei wafer e aumentando i cicli di pulizia.
evolast® utilizza polimeri altamente fluorurati con eccezionale stabilità molecolare, combinati con compounding e produzione in camera bianca, e confezionamento ultrapuro. Ciò riduce al minimo il rilascio di sostanze volatili anche in condizioni di stress da plasma e termico.
La famiglia PS3 (PS321, PS341, PS342, PS343) è ottimizzata per applicazioni con plasma e deposizione gassosa, con basso tasso di outgassing, basso contenuto metallico e alta resistenza termica.
Prevengono la formazione di film molecolari sui wafer, garantendo maggiore purezza del processo, rese costanti e minori tempi di fermo per manutenzione.
Sì. Composti come PS221 e PS251 funzionano in modo affidabile fino a +275 °C e +340 °C rispettivamente, mantenendo elasticità e purezza anche in condizioni termiche estreme.
evolast® FFKM PS152 è la soluzione ideale per i processi chimici umidi, grazie alla sua elevata resistenza alla degradazione e al rilascio di contaminanti in bagni acidi o a base di solventi.
Tutti i composti evolast® sono prodotti al 100% in Europa, garantendo il pieno controllo del compounding, dei test e del confezionamento secondo gli standard ISO di camera bianca, nonché completa tracciabilità.
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