NBR (Nitrile Butadiene Rubber)
Se vogliamo sintetizzare le peculiarità distintive dell’NBR (gomma nitrilica) possiamo considerare:
- Resistenza agli oli senza rivali: L’NBR è il materiale di riferimento assoluto per la tenuta in ambienti oleosi, offrendo una resistenza eccellente a oli minerali, carburanti diesel e idrocarburi alifatici con un rigonfiamento minimo.
- Rapporto prestazioni/costo imbattibile: Rappresenta l’elastomero più utilizzato a livello mondiale grazie alla capacità di garantire durata e tenuta in ambienti aggressivi a costi estremamente competitivi rispetto ad altri materiali.
- Versatilità meccanica e durezza modulabile: Si contraddistingue per un’ampia gamma di durezza (da 30 a 90 Shore A) e una resistenza all’abrasione superiore, rendendolo ideale per applicazioni dinamiche soggette a stress ciclici e sfregamento.
- Proprietà personalizzabili tramite l’ACN: La sua struttura chimica permette di modulare con precisione il contenuto di acrilonitrile (ACN) per bilanciare perfettamente la resistenza chimica agli oli con la flessibilità necessaria alle basse temperature.
Caratteristiche Generali
Le prestazioni meccaniche dell’NBR sono strettamente legate alla sua formulazione e al contenuto di acrilonitrile.
Temperatura di lavoro: il materiale opera generalmente tra -40 °C e +120 °C, con picchi fino a +140 °C; un alto contenuto di ACN tende a limitare le performance alle basse temperature, mentre varianti come l’HT-NBR estendono il limite superiore.
Gamma di durezza: è estremamente flessibile, spaziando da 30 a 90 Shore A grazie alla modulazione di cariche e agenti vulcanizzanti.
Resistenza all’abrasione: è classificata come eccellente (ASTM D2228), risultando superiore alla maggior parte degli elastomeri standard, specialmente se ottimizzata con carbon black.
Resistenza alla trazione: varia tipicamente tra 7 e 25 MPa, a seconda della durezza e del sistema di vulcanizzazione.
Compression set: il materiale offre valori buoni o moderati (20–40% a 70°C/22h), con miglioramenti sensibili nelle formulazioni a base di perossidi.
Flessibilità a bassa temperatura varia da moderata a buona: un basso contenuto di ACN favorisce la flessibilità al freddo, mentre un alto contenuto privilegia la resistenza agli oli. In applicazioni dinamiche ad alto ciclo, si raccomanda di verificare il comportamento a fatica poiché la geometria e il rinforzo influenzano drasticamente la vita utile.
Resistenza agli Agenti Atmosferici: L’NBR possiede doppi legami residui nella catena principale che lo rendono intrinsecamente vulnerabile all’attacco ossidativo e fotoossidativo, rendendo necessaria un’analisi accurata per applicazioni outdoor.
Resistenza all’aria / ossigeno: La resistenza all’invecchiamento in aria a temperatura ambiente è considerata buona grazie agli antiossidanti presenti nelle formulazioni standard. Tuttavia, ad alte temperature (sopra gli 80 °C), l’ossidazione accelera significativamente, richiedendo l’uso di antiossidanti ad alta efficienza come p-PPD o TMQ. La resistenza risulta invece scarsa in presenza di ossigeno puro o pressioni elevate, dove il degrado è rapido.
Resistenza alla luce (UV) ed agenti fotoossidativi: L’esposizione diretta ai raggi UV solari causa infragilimento e criccature superficiali a causa della scarsa resistenza naturale dell’elastomero. Tale resistenza diventa moderata in presenza di carbon black, che funge da schermo protettivo. Negli ambienti indoor con sola luce fluorescente, il comportamento è invece ritenuto buono per la maggior parte delle applicazioni.
Resistenza all’ozono: La resistenza all’ozono è un punto critico: anche a concentrazioni ambientali minime (0,01–0,05 ppm), l’NBR mostra una scarsa resistenza, sviluppando cricche sotto tensione meccanica. A concentrazioni industriali superiori a 0,1 ppm, il materiale è assolutamente da evitare per il rischio di rotture premature. L’aggiunta di cere e additivi anti-ozono (p-PPD) offre solo una protezione moderata, non paragonabile a materiali come EPDM o CR. Per ambienti altamente ozonizzati, si raccomanda l’uso di blend NBR/PVC o il passaggio a elastomeri più resistenti.
Resistenza agli Agenti Chimici: La resistenza chimica è il vero punto di forza dell’NBR, con prestazioni che variano in base al contenuto di ACN: un livello medio-alto (33–41%) garantisce una protezione ottimale, pur sacrificando parte della flessibilità a freddo.
Resistenza ai solventi: Il comportamento verso i solventi è estremamente diversificato. La resistenza è eccellente con gli idrocarburi alifatici (n-esano, eptano), con rigonfiamenti minimi. Al contrario, è scarsa verso gli idrocarburi aromatici (toluene, xilene), i solventi clorurati (DCM, TCE) e i solventi polari come chetoni ed esteri (MEK, acetone), che causano un forte rigonfiamento del materiale. Per gli alcoli (metanolo, isopropanolo), la resistenza è considerata moderata e deve essere verificata in base a temperatura e concentrazione.
Resistenza a petrolio, carburanti e idrocarburi: L’NBR è il riferimento assoluto per gli oli minerali e gli oli idraulici minerali, garantendo rigonfiamento minimo e lunga durata. La resistenza è eccellente anche per i carburanti diesel e buona per la benzina standard, sebbene per aromatici superiori al 30% siano consigliate formulazioni ad alto ACN. Verso i biocarburanti (E85, B100), la resistenza è moderata a causa dei componenti ossigenati che aumentano il rigonfiamento. Infine, mostra una buona resistenza agli oli vegetali, ai grassi animali e al gas naturale liquefatto (GNL).
Resistenza all’acqua e altri prodotti chimici: L’NBR resiste eccellentemente all’acqua a temperatura ambiente, ma la sua resistenza cala (da moderata a scarsa) con acqua calda o vapore sopra gli 80 °C a causa dell’idrolisi. La resistenza è buona per le basi diluite e le soluzioni saline, mentre è solo moderata per gli acidi diluiti e i refrigeranti (R134a, R1234yf). L’uso con acidi concentrati è invece sconsigliato. Per i detergenti, la compatibilità dipende dalla natura dei tensioattivi: buona per quelli anionici, meno per i cationici.
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