Che cos’è la gomma? Lattice naturale dell’albero Hevea rispetto alle gomme sintetiche, proprietà e selezione dei gradi

Aggiornato a ottobre 2026 · Team tecnico di Guangdong Engelhardt-Meitu Rubber & Plastic Technology Co., Ltd.

La gomma è un polimero amorfo leggermente reticolato, classificato anche come elastomero secondo le norme ISO 1629 e ASTM D1418. Le catene molecolari aggrovigliate si allungano fino al 534% sotto carico di trazione e tornano elasticamente alla forma originale. I produttori estraggono il lattice di gomma naturale dagli alberi tropicali di Hevea oppure polimerizzano la gomma sintetica a partire da sottoprodotti petroliferi. Abbinare correttamente chimica del polimero, sistema di vulcanizzazione e durezza Shore A previene il rigonfiamento in olio e le perdite premature delle guarnizioni.

Che cos’è la gomma? Catene polimeriche, transizione vetrosa e ritorno elastico degli elastomeri

La gomma è una sostanza macromolecolare leggermente reticolata che lavora ben al di sopra della propria temperatura di transizione vetrosa sotto zero, compresa tra -50 °C e -125 °C. Le catene raggomitolate si distendono fino a una lunghezza del 534% sotto carico di trazione e recuperano la forma iniziale una volta rimosso il carico. Oltre 120 °C o a contatto con oli idrocarburici, il poliisoprene si degrada ed è necessario impiegare un elastomero sintetico.

A temperatura ambiente, un materiale in gomma vulcanizzata non si comporta né come un cristallo rigido né come un liquido viscoso. Le lunghe catene polimeriche restano disposte in gomitoli casuali. L’energia termica consente a ciascun monomero di ruotare liberamente e mantiene le catene intrecciate in gomitoli statistici. I legami di reticolazione radi ancorano tra loro le catene adiacenti e spiegano la differenza tra i veri elastomeri e i termoplastici.

Tirare o comprimere una guarnizione di tenuta contro una superficie costringe le lunghe catene polimeriche ad assumere configurazioni più allineate e rettilinee. Una volta rimossa la forza esterna, l’energia termica riporta le lunghe catene polimeriche alle loro configurazioni originali avvolte in modo casuale. Pertanto, un materiale resiliente correttamente vulcanizzato non subirà deformazioni permanenti nemmeno dopo essere stato sottoposto a un carico gravoso.

Questo limite progettuale è definito Separazione tra transizione vetrosa e legame di reticolazione. La flessibilità a freddo sotto zero deriva da una bassa temperatura di transizione vetrosa della catena principale (-70 °C per il cis-1,4-poliisoprene e -125 °C per il silicone). La tenuta alle alte temperature è invece garantita dai legami covalenti di reticolazione. Uno studio pubblicato su Scientific Reports nel 2026 sui reticoli EPDM reticolati indica che il modulo e la resistenza alla lacerazione di un reticolo sono governati dalla densità di reticolazione.

Sui disegni tecnici, la nomenclatura di gomme e lattici ISO 1629:2025 distingue tre fasi ben definite. La gomma grezza indica le balle di polimero non mescolato. La mescola aggiunge cariche rinforzanti e agenti di reticolazione, mentre il vulcanizzato identifica il reticolo termoindurente reticolato a caldo dotato di proprietà elastiche stabili.

La gomma obbedisce alla legge di Hooke sotto grandi deformazioni?

La gomma rispetta la legge di Hooke soltanto al di sotto del 5% fino al 10% di deformazione a trazione. Oltre il 10% di deformazione, lo svolgimento delle catene determina un comportamento iperelastico con curva a forma di J. L’attrito interno tra le catene assorbe gli urti e converte le vibrazioni delle macchine in calore.

Gomme naturali e sintetiche: dal lattice di Hevea ai monomeri petroliferi

La gomma naturale deriva dal lattice inciso nelle piantagioni tropicali di Hevea brasiliensis. Gli impianti chimici producono gomme sintetiche polimerizzando monomeri derivati dalla nafta di petrolio greggio, quali stirene, butadiene, etilene, propilene e acrilonitrile. Specifichi il poliisoprene naturale per la fatica estrema da lacerazione e passi ai gradi sintetici in presenza di olio, ozono o calore a 100 °C.

L’albero della gomma Hevea è originario del bacino amazzonico in Sud America. Circa un secolo fa, la produzione commerciale è stata trasferita nel Sud-Est asiatico. Oggi i piccoli coltivatori locali forniscono la maggior parte della gomma naturale. Thailandia, Indonesia e Vietnam coprono il 61% dell’offerta mondiale. Per raccogliere il lattice, gli incisori praticano all’alba tagli a spirale nei vasi laticiferi della corteccia, senza danneggiare l’albero.

Il lattice è un sistema colloidale piuttosto che vera linfa xilematica. Gli operatori filtrano il liquido e aggiungono acido formico per coagulare le particelle in fogli umidi. I fogli vengono poi essiccati e pressati in Ribbed Smoked Sheet (RSS) o Technically Specified Rubber (TSR 10 e TSR 20). Secondo i dati di chimica dei polimeri della gomma naturale, la gomma grezza naturale contiene dal 91% al 94% di catene idrocarburiche di cis-1,4-poliisoprene. Queste catene cristallizzano sotto sforzo all’apice delle cricche e forniscono di conseguenza meccanismi di autorinforzo. Ciò conferisce agli pneumatici per autocarri pesanti e velivoli un’eccellente adesività a crudo e resistenza all’avanzamento dei tagli.

Tra gomme naturali e sintetiche, il consumo globale si divide in circa il 46% di naturale e circa il 54% di sintetica. Gli impianti di steam cracking scindono i sottoprodotti petroliferi in correnti idrocarburiche da cui si estraggono gas monomerici reattivi. Questi gas monomerici reattivi vengono copolimerizzati con stirene e butadiene per creare la gomma stirene-butadiene (SBR), impiegata nella produzione di pneumatici per autovetture. Altre combinazioni utilizzano l’acrilonitrile per produrre NBR, l’etilene e il propilene per ottenere EPDM resistente agli agenti atmosferici e il cloroprene per ricavare policloroprene autoestinguente.

Come funziona la gomma vulcanizzata: sistemi di reticolazione a zolfo, perossido e platino

La vulcanizzazione riscalda la mescola di gomma tra 150 °C e 200 °C con zolfo, perossidi organici o catalizzatori al platino per formare un reticolo termoindurente tridimensionale. Scelga la vulcanizzazione a zolfo per la resistenza dinamica a flessione e lacerazione. Utilizzi la reticolazione a perossido oltre 100 °C per ottenere un basso compression set. Impieghi la reticolazione al platino per applicazioni medicali o a contatto con alimenti.

Senza vulcanizzazione, la gomma naturale grezza è appiccicosa e instabile al variare delle stagioni. Nel 1839 si scoprì che il riscaldamento della gomma naturale con zolfo trasformava il lattice colloso in un solido tenace ed elastico capace di mantenere la propria forma.

Specificare il polimero di base rappresenta solo metà della specifica di una mescola. Lo zolfo elementare e il perossido organico, ad esempio, si comportano in modo molto diverso in una guarnizione di tenuta in EPDM o nitrile da 70 Shore A. Uno studio pubblicato su Polymers nel 2025 sulla cinetica di vulcanizzazione degli elastomeri illustra la sicurezza di prevulcanizzazione (t10) e il tempo ottimale di vulcanizzazione (t90) per l’uniformità del reticolo. Anche gli coadiuvanti di dispersione bilanciata delle cariche contribuiscono a ridurre lo sviluppo dinamico di calore.

Fonte: Dati di dissociazione dei legami polimerici, divulgazioni sulla reticolazione perossido/TAIC in US20240026139A1 e registri del laboratorio mescole Engelhardt.

Una densità di reticolazione ripetibile nasce in sala mescole. In Engelhardt, le linee automatizzate di dosaggio mantengono una precisione di ±0,3% su elastomeri di base, ossido di zinco, agenti reticolanti e cariche rinforzanti. Le linee di stampaggio vulcanizzano poi i componenti a temperature comprese tra 150 °C e 200 °C utilizzando mescole appartenenti a oltre 30 famiglie a magazzino. Ogni lotto viene sottoposto a test con reometro a camera oscillante (MDR). Se viene rilevata una sottovulcanizzazione, il lotto viene immediatamente bloccato.

La gomma vulcanizzata può fondere se riscaldata nuovamente?

No, la gomma vulcanizzata non può fondere né tornare a fluire come una carica liquida nello stampo poiché i legami covalenti che uniscono le sue catene polimeriche sono permanenti. Riscaldare un termoindurente vulcanizzato oltre il suo limite termico (da 120 °C per la gomma naturale fino a 300 °C per i fluoroelastomeri speciali) ne provoca l’indurimento, la scissione di catena o la pirolisi.

La gomma è una plastica? Elastomeri termoindurenti rispetto a TPE e TPU sintetici

Sebbene sia le plastiche sia le gomme siano polimeri, la gomma termoindurente vulcanizzata non è una plastica rigida perché contiene legami covalenti di reticolazione. La gomma rimane elastica e non fonde. A differenza della gomma, gli elastomeri termoplastici (TPE, TPU, TPV) possono essere ripetutamente ammorbiditi dal calore e induriti dal raffreddamento. Sostituisca gli elastomeri termoplastici (TPE, TPU, TPV) con gomma vulcanizzata ogni volta che le temperature continue di tenuta superano 70 °C fino a 90 °C o quando oli idrocarburici entrano in contatto con il giunto.

I progettisti discutono spesso se impugnature, soffietti e guarnizioni per involucri debbano essere realizzati in gomma oppure a partire da granuli di TPE. I TPE sono costituiti da domini cristallini duri e blocchi elastomerici morbidi. Il riscaldamento fonde tali domini plastici per cicli di iniezione da 15 a 45 secondi, mentre il raffreddamento blocca i nodi fisici senza vulcanizzazione chimica. I tempi ciclo sono di 15-45 secondi.

La separazione fisica di fase impone un tetto termico rigoroso. Quando il calore ambientale si avvicina a 70 °C fino a 100 °C, i blocchi duri di TPE e TPU si rammolliscono e lasciano scorrere le guarnizioni sotto la coppia di serraggio dei bulloni. Le composizioni reticolate covalentemente, come quelle testate nelle divulgazioni EP4403603A1 sulla gomma reticolata invecchiata a caldo, mantengono la stabilità di durezza dopo 72 ore di invecchiamento a 100 °C. I nuovi materiali della famiglia TPV offrono buone prestazioni anche negli schermi paraspruzzi leggeri. Le valvole in pressione in questa varietà di applicazioni richiedono tuttavia servizi di stampaggio gomma su misura basati su mescole e polimeri termoindurenti.

Gomma naturale rispetto a gomma sintetica: 9 mescole industriali a confronto

Nove famiglie commerciali di elastomeri coprono oltre il 95% dei prodotti industriali in gomma, dalla gomma naturale ad alto rimbalzo (-55 °C a +70 °C) ai fluoroelastomeri FKM (+230 °C). Filtri innanzitutto i gradi in base alla polarità del fluido: l’EPDM apolare resiste al vapore e al glicole ma rigonfia gravemente nell’olio minerale, dove eccellono i gradi polari NBR, HNBR o FKM.

La versatilità dei gradi di gomma consente di realizzare sia valvole medicali da 10 Shore A sia raschiatori idraulici da 90 Shore A. Riportare una generica nota “gomma nera” su un disegno costruttivo provoca perdite immediate sul campo. Nei test di cedimento di O-ring a 70 MPa su NBR, EPDM, FKM e VMQ, la polarità del polimero e la temperatura di transizione vetrosa governano l’estrusione, la fessurazione e il rigonfiamento nei fluidi.

Fonte: Designazioni ASTM D2000 / ISO 1629 e dati di capacità di prova delle mescole Engelhardt (-60 °C a +230 °C, 10–95 Shore A).

All’interno della sola gomma nitrilica, il tenore di acrilonitrile (ACN) regola il bilanciamento tra resistenza all’olio e flessibilità a freddo. I gradi ad alto ACN (dal 40% al 50% di ACN) mantengono il rigonfiamento nei carburanti idrocarburici sotto il 10%. I gradi a basso ACN (dal 18% al 25% di ACN) cedono parte della resistenza all’olio per restare flessibili fino a -50 °C. Gli ingegneri che confrontano i gradi per questa gamma di componenti possono verificare la compatibilità chimica nel selettore interattivo di mescole elastomeriche di Engelhardt. I team che necessitano di micro-tenute medicali possono inoltre valutare lo stampaggio a iniezione di LSR reticolato al platino per componenti senza bava di stampaggio da 10–40 Shore A.

Proprietà meccaniche ed elettriche della gomma: durezza Shore, compression set e ASTM D2000

I disegni tecnici definiscono le proprietà della gomma tramite la durezza Shore A (±5 A), il carico di rottura a trazione, il compression set ASTM D395, il rilassamento termico DIN ISO 815 e i codici di linea ASTM D2000. Affidarsi unicamente alle tabelle di temperatura in aria secca provoca perdite sulle flange, poiché gli oli e i refrigeranti caldi accelerano il rilassamento della tenuta.

Il durometro Shore A misura la resistenza alla penetrazione. Le guarnizioni sono realizzate con materiali morbidi da 20 a 40 Shore A progettati per sigillare gli involucri in plastica più sottili. I materiali in lastra o semilavorato di media durezza da 50 a 70 Shore A sono adatti a O-ring e boccole standard, mentre i gradi da 80 a 95 Shore A resistono all’estrusione oltre 10 MPa di pressione idraulica. I materiali da 80 a 95 Shore A vengono impiegati per tenute progettate per resistere all’estrusione causata da pressioni idrauliche superiori a 10 MPa.

Un carico di rottura a trazione da 15 a 25 MPa non garantisce da solo la tenuta alle perdite. I bulloni comprimono tipicamente un O-ring statico del 20% all’interno della sua sede lavorata a macchina. Una volta che il compression set ASTM D395 raggiunge il 70% fino all’80% alla temperatura operativa, la pressione di contatto scende a zero e il fluido trafila durante l’avviamento a freddo.

La regola di declassamento tra aria secca e fluidi caldi previene il rilassamento prematuro. Riduca sempre di 25 °C fino a 50 °C i limiti di temperatura continua in aria secca quando gli elastomeri lavorano immersi in oli, vapore o refrigeranti motore contenenti ammine. Le divulgazioni sull’invecchiamento termico delle gomme reticolate e gli studi sulla degradazione delle tenute elastomeriche a 70 MPa dimostrano che l’azione combinata di calore e rigonfiamento da fluido spezza i legami di reticolazione molto più rapidamente dell’aria secca di un forno.

Fonte: Tabelle Tipo/Classe ASTM D2000 e sintesi di declassamento nei fluidi basata sulle prove di rilassamento termico ASTM D395 e DIN ISO 815.

Perché il nero di carbonio trasforma la gomma da isolante elettrico a schermatura conduttiva?

I materiali in lastra o semilavorato di EPDM e siliconi non caricati o con cariche minerali sono isolanti con resistività di volume compresa tra 10¹³ e 10¹⁵ ohm-cm e rigidità dielettrica da 18 a 25 kV/mm. Una struttura percolante di nero di carbonio conduttivo in quantità da 20 a 40 phr forma una rete di tunneling elettronico che porta la resistività a valori tra 10 e 10⁴ ohm-cm, rendendo così l’elastomero idoneo alla produzione di cuffie ESD e guarnizioni EMI.

Come vengono stampati i componenti in gomma: compressione, trasferimento, iniezione ed estrusione

Gli stabilimenti producono componenti in gomma su misura attraverso quattro processi principali. Lo stampaggio a compressione è indicato per blocchi spessi in piccoli lotti, lo stampaggio a trasferimento protegge gli inserti metallici adesivizzati, lo stampaggio a iniezione mantiene tolleranze ristrette su grandi volumi e l’estrusione realizza profili lineari continui. Peso del componente, geometria dell’inserto, classe ISO 3302-1 e fabbisogno annuo determinano il costo unitario finito.

Ogni lotto stampato durevole nasce a monte nei mescolatori interni Banbury o negli impastatori a dispersione. Le balle di gomma grezza vengono miscelate con cariche rinforzanti e agenti di reticolazione prima di passare attraverso i mescolatori a cilindri. I laboratori qualità eseguono quindi un controllo con reometro a camera oscillante (MDR) su ciascun lotto miscelato. I modelli descritti negli studi peer-reviewed sulla vulcanizzazione MDR e nelle prove di reticolazione di elastomeri a 175 °C verificano la sicurezza di prevulcanizzazione e il completamento del tempo t90 prima del rilascio in pressa.

Fonte: Classi di tolleranza dimensionale ISO 3302-1 e parametri industriali dei cicli di stampaggio a pressa.

Per i supporti con inserto metallico, gli stampi a trasferimento e a iniezione bloccano i componenti in acciaio o ottone prima che la gomma entri nella cavità dello stampo. Il metallo sabbiato riceve primer e adesivi di copertura verificati secondo gli standard di strappo gomma-metallo ASTM D429. Dopo la sbavatura criogenica con azoto liquido, i componenti in FKM e silicone al perossido entrano nei forni secondari di post-vulcanizzazione (4 ore a 200 °C). La post-vulcanizzazione stabilizza le tolleranze di stampaggio della gomma ISO 3302-1 ed elimina i residui volatili.

Mescole per pneumatici, tenute automotive e modalità di guasto nella gomma stampata

Circa il 70% della produzione mondiale di gomma è assorbito dagli impianti globali di pneumatici con strutture multi-mescola per battistrada, fianco e liner interno in alobutile. Le tenute automotive e industriali non destinate agli pneumatici puntano invece sulla resistenza ai fluidi e sul basso compression set, mentre i cedimenti in esercizio sono causati da fessurazione da ozono, rigonfiamento da idrocarburi, affioramento superficiale e assenza di test di estrazione.

All’interno delle strette tolleranze dei componenti stampati e post-vulcanizzati, la scelta errata della mescola può portare a un rapido cedimento del pezzo. Uno pneumatico radiale, scritto tyre nel Regno Unito e nelle norme ISO, impiega diverse mescole di gomma. Questo pneumatico contiene tre distinti elastomeri. I battistrada per autovetture utilizzano SBR in soluzione caricato con silice-silano per l’aderenza sul bagnato, i fianchi per autocarri pesanti impiegano poliisoprene naturale per la resistenza a fatica da flessione e il liner interno trattiene l’aria compressa.

Le tenute nel vano motore, i passacavi, le boccole e le membrane alimentari cedono per attacco chimico più che per usura da rotolamento. In NBR o gomma naturale, se una cuffia viene allungata del 10% fino al 20% all’aperto, i doppi legami vengono facilmente attaccati dall’ozono ambientale (>50 pphm), generando cricche perpendicolari alla direzione di trazione. Gli O-ring in EPDM a contatto con il liquido refrigerante tendono a rigonfiarsi se lubrificati con grasso minerale da officina.

“Gli articoli in gomma destinati all’uso ripetuto a contatto con alimenti acquosi non devono cedere sostanze estraibili totali superiori a 20 milligrammi per pollice quadrato durante le prime 7 ore di riflusso e a 1 milligrammo per pollice quadrato durante le 2 ore successive.”

U.S. Food and Drug Administration, eCFR 21 CFR § 177.2600 (Articoli in gomma destinati all’uso ripetuto)

Durante un audit del fornitore è fondamentale distinguere tra le regole di estrazione della mescola e le certificazioni di qualità dello stabilimento. In base ai limiti di estrazione per la gomma a contatto con alimenti 21 CFR 177.2600, le guarnizioni per alimenti grassi devono inoltre rispettare i limiti di riflusso in n-esano (175 mg/in² in 7 ore; 4 mg/in² nelle 2 ore successive) e un tetto del 50 wt% di nero di carbonio. La certificazione di stabilimento IATF 16949:2016 disciplina invece il controllo statistico di processo e la tracciabilità dei lotti per i componenti automotive in gomma IATF 16949 e le guarnizioni e tenute in gomma stampata su misura.

Perché le impugnature in gomma e i componenti in gomma naturale invecchiati diventano appiccicosi nel tempo?

Esistono due meccanismi che possono portare a superfici appiccicose. Il primo si verifica quando alcuni elastomeri si degradano nel tempo. Nel caso della gomma naturale invecchiata, i ponti di reticolazione polisolfurici vengono spezzati dal calore o dai raggi UV e le catene di poliisoprene si ossidano formando un oligomero viscoso a basso peso molecolare. In alcune impugnature soft-touch di prodotti di consumo, invece, i rivestimenti poliuretanici a base estere e i plastificanti incompatibili si decompongono ed essudano una pellicola gommosa.

Costi degli stampi per gomma su misura, MOQ, regole della catena di fornitura e approvvigionamento IATF 16949

Consideri da 2 a 3 settimane per 10 fino a 50 campioni di validazione, quantitativi minimi d’ordine (MOQ) da 1.000 a 2.000 pezzi e verifiche più rigorose sulla tracciabilità EUDR 2026 e sulle sostanze PFAS. Si applicano inoltre requisiti EUDR 2026 più severi e restrizioni sui PFAS.

Una volta definiti i requisiti di estrazione alimentare o IATF 16949, la selezione della mescola grezza fissa la base di costo del materiale. Posto pari a 1.0x al chilogrammo l’SBR o l’EPDM standard, la gomma naturale si colloca tra 1.1x e 1.4x, mentre NBR e policloroprene vanno da 1.3x a 2.0x. Il silicone solido VMQ varia da 2.5x a 4.0x, l’LSR al platino e l’HNBR vanno da 4.5x a 8.0x e l’FKM raggiunge da 8.0x a 15.0x+. I prezzi esatti dell’acciaio dello stampo e del singolo pezzo vengono quotati in base alla geometria 3D CAD e alla specifica della mescola.

I team di ingegneria dei programmi di stampaggio su misura di Engelhardt consegnano lotti di validazione prototipale da 10-50 pezzi in 2-3 settimane (via aerea) per verificare l’accoppiamento nella sede e la durezza Shore. I MOQ per gli elastomeri standard a magazzino sono di 1.000 pezzi, mentre per le formulazioni su misura il MOQ è di 2.000 pezzi. Sostenuta da 500 serie di stampi/anno realizzati nell’attrezzeria CNC interna e da 3.000 tonnellate/anno di gomma stampata, questa capacità produttiva protegge gli OEM da interruzioni doganali e di trasporto legate a una singola rotta.

Tre cambiamenti normativi incidono sui piani di approvvigionamento 2026-2027. In primo luogo, il calendario di attuazione dell’EUDR fissato dalla Commissione europea richiede che le importazioni di gomma naturale nell’UE forniscano dati di geolocalizzazione a livello di appezzamento che attestino l’assenza di deforestazione a partire dal 30 dicembre 2026 (30 giugno 2027 per le micro e piccole imprese). In secondo luogo, le normative PFAS sia dell’UE sia degli U.S. promuovono l’impiego di HNBR e LSR al platino in sostituzione del fluoropolimero FKM. In terzo luogo, gli stampi LSR a canale freddo e il riciclo del polverino di gomma sono favoriti negli audit di sostenibilità. Tali audit premiano inoltre la riduzione degli scarti vulcanizzati durante la produzione in serie. Gli acquirenti possono valutare il bilanciamento tra costo dello stampo e lotto produttivo nel calcolatore dei fattori di costo per componenti in gomma su misura di Engelhardt.

Domande frequenti