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Materiali dei bocchini: gomma ed elastomeri
21/02/2008
 

Leggendo all’interno dei vari argomenti ho notato un interesse discreto per il materiale di cui è fatto il bocchino (per i puritani, impropriamente, boccaglio) delle nostre pipe. Tale interesse poi, in alcuni casi, sfocia nella perenne diatriba: “meglio il bocchino in ebanite o in metacrilato” per poi arrivare a domande più “fantasiose”quali: “cos’è l’ashtonite?” o domande imbarazzanti quali “è meglio il plexiglass o il metacrilato?” o ancora “ meglio il lattice meglio dell’ebanite?”....


A volte l’utilizzo di una terminologia impropria è indotta anche da pseudo tecnici del settore che scrivono su pagine web e, avendo nomi o aziende altisonanti alle spalle, acquisiscono un credito maggiore rispetto ad altri sconosciuti (leggasi millantato credito); non ultima quella di un sito di materiali plastici che pubblicizza un’ebanite vulcanizzata (tali affermazioni inducono nei profani convinzioni radicate concettualmente del tutto errate).


Mi sento in dovere, visto l’interesse di alcuni amici di FLP di dare un contributo, seppur piccolo, al sito che ci intrattiene nelle serate libere, ci delucida su molte problematiche legate al mondo della pipa e ci svela curiosità e fatti sempre utili a sapersi.




La gomma è un materiale del tutto particolare e la sua caratteristica principale è l'elasticità ovvero il ritorno elastico alla forma originale. Possiamo tendere una striscia di gomma fino a farle raggiungere una lunghezza molto superiore alla sua lunghezza originale, senza che si rompa oppure la possiamo comprimere, piegare o torcere, ed ogni volta, al cessare della sollecitazione, essa ritornerà alla sua forma originale. Non esistono altri materiali che presentino lo stesso grado di elasticità. Per questo motivo, i materiali di gomma vengono chiamati elastomeri.


Gli elastomeri hanno molte altre preziose caratteristiche; la maggior parte presenta, ad esempio, un alto grado di impermeabilità all'acqua e all'aria e una buona resistenza all'abrasione e alla trazione. Vi sono qualità di elastomeri in grado di mantenere le loro caratteristiche a temperature superiori ai +200°C o a temperature di circa -100 °C conservando la loro elasticità oppure elastomeri che non vengono intaccati dalla maggior parte dei prodotti chimici più aggressivi.


Dal punta di vista strettamente chimico esiste un solo tipo di gomma naturale e precisamente il polimero dell’idrocarburo isoprene e, precisamente il 1-4 cis poli-isoprene.


 



 


Le variazioni nelle caratteristiche fisiche, che si riscontrano nei diversi tipi di gomma naturale, sono determinate dai vari procedimenti di produzione e preparazione. Al contrario le gomme sintetiche si distinguono notevolmente l’una dall’altra per la loro struttura chimica.
Materiali di partenza per la produzione degli elastomeri sono la gomma naturale (molto usata prima della guerra) o la gomma sintetica. La gomma viene mischiata a diversi additivi e vulcanizzata a caldo; più raramente la vulcanizzazione viene eseguita a freddo.
Solo in seguito alla vulcanizzazione la mescola di gomma acquista le sue proprietà elastiche e meccaniche, come, ad esempio, durezza, resistenza a trazione e allungamento a rottura. L'eccezionale elasticità della gomma, o caucciù, può essere spiegata se si prende in considerazione la sua struttura molecolare. Ogni molecola di gomma consiste in una lunga catena di mattoni (= monomeri), che sono a loro volta molecole di composizione più semplice. Una simile disposizione a catena di diverse migliaia di monomeri rappresenta un polimero. Le catene polimeriche, o macromolecole di gomma, sono attorcigliate su se stesse per tutta la lunghezza, così che ogni molecola rappresenta una molla in miniatura, intrecciata con se stessa e con innumerevoli altre molecole. Prima della vulcanizzazione, le catene non sono unite una all'altra; solo forze intermolecolari relativamente deboli le tengono insieme.


 



 


Se si tende della gomma non vulcanizzata, essa reagisce in modo elastico: una volta eliminata la forza di trazione, le molecole ritornano all'originale forma a gomitolo. Se però si aumenta la forza di trazione, le catene cominciano a scivolare una sull'altra; la forma si modifica in modo permanente, il ritorno alla forma e posizione originali è incompleto. In altre parole: la gomma non vulcanizzata è solo parzialmente elastica e prevalentemente plastica.
La vulcanizzazione provoca una reticolazione delle macromolecole, induce cioè la formazione di legami chimici trasversali da una catena all'altra: in questo modo, da un intrico di singole catene nasce un reticolato unitario tridimensionale (motivo per il quale sconsiglio FORTEMENTE il trattamento di bocchini in ebanite con ipoclorito di sodio -varechina o dir si voglia candegina-).


 



 


La plasticità diminuisce con l'aumentare del grado di reticolazione; il materiale diventa quindi quasi completamente elastico. In pratica, il ritorno alla forma originale dopo una deformazione non è mai totale; la plasticità residua che si conserva nella gomma vulcanizzata viene denominata deformazione permanente. Questa è tanto maggiore, quanto minore è il grado di reticolazione della gomma. La tecnica di vulcanizzazione originale, impiegata ancor oggi nella maggior parte dei casi, consiste nella reticolazione delle macromolecole tramite zolfo: gli atomi di zolfo si legano chimicamente a determinati intervalli alle molecole di gomma,formando ponti, o legame trasversali, tra le macromolecole. Questa reazione chimica richiede tempi di vulcanizzazione piuttosto lunghi: a 140-150°C sono necessarie diverse ore. L'aggiunta di ulteriori prodotti chimici consente tuttavia di pilotare a piacere il processo di vulcanizzazione. Per questo motivo, i moderni sistemi di vulcanizzazione non contemplano solo lo zolfo, ma anche acceleranti e attivanti; grazie a tali agenti chimici, il tempo del processo può essere ridotto a pochi minuti o addirittura pochi secondi. Conseguenza dei ridotti tempi di vulcanizzazione sono un minor logorio della gomma e il miglioramento delle sue proprietà. Se necessario, possono essere aggiunti dei ritardanti, per evitare che la vulcanizzazione inizi troppo presto (prevulcanizzazione).
Ciò che rende possibile la vulcanizzazione mediante zolfo è soprattutto il fatto che le molecole di gomma presentano, a determinati intervalli lungo la catena, legami doppi al posto dei normali legami singoli tra gli atomi di carbonio. Questi legami doppi possono venire aperti in modo tale da offrire allo zolfo un punto in cui legarsi, mantenendo allo stesso tempo un legame semplice e quindi l'intera macromolecola. Esistono tuttavia alcune qualità di gomma sintetica che non presentano legami doppi e non possono quindi venire vulcanizzate con zolfo. Tali qualità vengono denominate sature e possono essere vulcanizzate con l'aiuto di altri prodotti chimici reattivi, come ad esempio i perossidi organici.
Oltre al sistema di vulcanizzazione, vi sono molte altre componenti che vengono mischiate al caucciù prima della vulcanizzazione allo scopo di variare le caratteristi che del prodotto finito. Ad esempio:
cariche rinforzanti, come nero fumo e acido silicico fine, che aumentano sensibilmente la resistenza alla trazione e all'abrasione;
cariche inattive, come caolino, gesso, talco e litopone. che servono essenzialmente ad allungare il caucciù (riducendo il prezzo del prodotto finito) aumentandone contemporaneamente la durezza senza alterarne in modo sensibile il grado di resistenza;
antinvecchianti, che contribuiscono a proteggere la gomma dall'invecchiamento, che può essere causato, ad esempio, dagli effetti dannosi dell'ossidazione, del calore, della luce e dell'ozono;
rammollenti, per diminuire, ad esempio, la durezza delle gomme vulcanizzate o migliorarne la flessibilità a bassa temperatura;
rigonfianti, per produrre gomma piuma;
E altri ingredienti, come resine, agenti adesivi, agenti antifiamma, pigmenti, sostanze deodoranti, olii diluenti, rigenerati, conservanti etc.
Ritornando alle nostre beneamate pipe, la scelta del bocchino è esclusivamente di comodità o, meglio (alla anglosassone) di comfort. Chi odia stringere qualcosa tra i denti di duro e vetroso ovviamente sceglierà l’ebanite o l’ashtonite (stesso materiale con diverso grado di vulcanizzazione) o un qualsiasi materiale a base di gomma più o meno vulcanizzato in funzione del grado di morbidezza desiderato sui denti; chi odia cose viscide o vellutate (è questione di punti di vista) preferirà il metacrilato (o dir si voglia plexiglass) o qualsiasi materiale plastico poco elastico. La funzione, strettamente legata all’aspirazione del fumo dalla pipa, è comunque assolta sia esso plastica, gomma, legno, corno, acciaio o qualsiasi materiale che possa essere lavorato, innestato al fornello della pipa, esteticamente gradevole e convogli, senza alterazione, il fumo del nostro tabacco preferito.
Si rammentano alcune  cose essenziali:




  • mai pensare che un bocchino alteri la qualità del fumo. Tutti i materiali utilizzati sono, alle normali temperature di esercizio, INERTI nei confronti del fumo di tabacco;


  • la fragilità del bocchino è solo paura atavica, con l’attuale tecnologia e la scelta di materiali plastici speciali, si possono fare plastiche più resistenti dello stesso acciaio o inserire innesti con funzione di giunto ammortizzante;


  • durante la pulizia di bocchini vulcanizzati (ebanite, ashtonite etc) MAI usare prodotti con alto potere ossidante quali ipoclorito di sodio (varechina, candegina etc), acqua ossigenata etc. Questi potrebbero sostituire gli atomi di zolfo o, peggio (nel caso del cloro) reagire col materiale plastico per dare luogo a cloro derivati ALTAMENTE CANCEROGENI.
    In seguito darò delle indicazioni sui prodotti che possono essere usati per la pulizia dell'ebanite in particolare suggerisco la soda caustica.

 


Cagliostro

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