Tenuta a vuoto O-rings non può essere selezionato soltanto in base a "materiale + dimensione + durezza". In condizioni operative sotto vuoto, il guasto della tenuta non è spesso una semplice perdita, ma un carico gassoso generato congiuntamente da vere e proprie perdite, permeazione della gomma, degasificazione dei materiali, contaminazione superficiale, volatilizzazione dei lubrificanti e svuotamento strutturale della scanalatura. Per clienti operanti in alto vuoto, ultra-alto vuoto, semiconduttori, galvanica, spettroscopia e cavità ottiche, la strategia di risposta deve passare da "riesce a mantenere la pressione?" a "è possibile controllare il carico gassoso totale e il rischio di contaminazione?"

1. La preoccupazione principale degli O-ring per vuoto: non la pressione, ma il carico gassoso

Le guarnizioni idrauliche e pneumatiche ordinarie si concentrano principalmente sulla differenza di pressione, sulla resistenza all’usura e sulla compatibilità con i fluidi; le guarnizioni per vuoto devono invece concentrarsi maggiormente su:

In primo luogo, la vera perdita. Flangia, scanalatura, graffi, segni di lavorazione e particelle intrappolate formano un microcanale diretto verso l’esterno dell’anello di tenuta. Il gas fuoriesce attraverso questo piccolo spazio più facilmente rispetto al liquido; pertanto, nelle tenute a vuoto è necessario prestare maggiore attenzione alla qualità della superficie di tenuta. Parker il materiale per tenute a vuoto indica chiaramente che il gas o la rugosità superficiale dei microspazi nella scanalatura di tenuta a vuoto è particolarmente sensibile; si raccomanda quindi di utilizzare una finitura superficiale di contatto pari a 16 RMS, evitando al contempo linee di lavorazione perpendicolari che intersechino la linea di tenuta.

In secondo luogo, la permeazione. Anche in assenza di difetti meccanici, i gas possono comunque generare una notevole quantità di carico gassoso diffondendosi attraverso una struttura elastica verso il lato a basso vuoto del sistema. Le istruzioni tecniche di Kurt J. Lesker indicano che la permeabilità degli elastomeri consente ai gas di diffondersi ed espandersi a bassa pressione; la velocità di permeazione varia in funzione della temperatura, della pressione, del tipo di gas e del tipo di elastomero; anche Pfeiffer segnala che le guarnizioni di tenuta in elastomero presentano intrinsecamente una permeazione relativamente più elevata e, persino quando il sistema non mostra perdite evidenti, le guarnizioni elastiche stesse possono comunque influenzare la pressione limite di vuoto.

Terzo, emissione di gas e sostanze volatili. Sostanze a basso peso molecolare, plastificanti, residui non polimerizzati e umidità adsorbita negli O-ring vengono desorbite dopo l’esposizione a vuoto spinto. Il database NASA sui dati di emissione di gas dei materiali utilizza il metodo ASTM E595 per valutare, in un vero ambiente sottovuoto, la perdita totale di materiale (TML) e le sostanze volatili condensabili (CVCM); i valori indicativi comuni sono TML ≤ 1% e CVCM ≤ 0,1%, ma questo criterio rappresenta un riferimento generale per la pulizia industriale, non uno standard di conformità obbligatorio per tutti gli scenari industriali in vuoto.

Quarto, contaminazione. I settori dei semiconduttori, della galvanica, della spettroscopia e degli specchi ottici temono meno «una piccola fuoriuscita di gas» che non le sostanze volatili depositate su wafer, target, superfici di lenti ottiche, punti di contatto e cavità analitiche. Parker segnala che, in condizioni di vuoto, alcuni tipi di olio contenuti in composti elastomerici — o loro componenti — possono migrare e formare film sottili sulle superfici adiacenti, causando una perdita di qualità delle superfici sensibili.

2. Definire innanzitutto il grado di vuoto e i criteri di accettazione

Prima della selezione, è necessario richiedere al cliente tre indicatori:

Qual è la pressione di esercizio target e la pressione limite?

Gli apparecchi per vuoto basso o vuoto grossolano possono tollerare carichi di gas relativamente più elevati; gli apparecchi per vuoto alto, oltre ai sistemi per vuoto ultra-alto, risulteranno sensibili a questo limite di permeazione. L’esempio di Pfeiffer mostra che, su flangia ISO-K DN 500, con anello di tenuta in FKM in atmosfera sottovuoto e umidità del 60%, il carico di gas dovuto alla permeazione può diventare il collo di bottiglia che limita la pressione; inoltre, si evidenzia che il carico di gas dovuto alla permeazione degli elastomeri FKM può raggiungere un valore dell’ordine di 4×10⁻⁷ Pa·m³/s.

Qual è la portata di perdita consentita?

Il rilevamento di perdite in vuoto utilizza comunemente mbar·L/s o l’unità SI Pa·m³/s. Le istruzioni di Pfeiffer sul tasso di perdita indicano inoltre che l’unità principale per il rilevamento con elio è mbar·L/s o Pa·m³/s per esprimere il tasso di perdita. I dati di rilevamento delle perdite di Leybold mostrano che la tolleranza alle perdite varia notevolmente a seconda del grado di vuoto: nel vuoto basso è accettabile una completa mancanza di tenuta; ad esempio: <10⁻⁷ mbar·L/s può essere definito «stagna ai gas», mentre <10⁻¹⁰ mbar·L/s si avvicina maggiormente all’espressione «tenuta assoluta».

Si tratta di un test di aumento di pressione oppure di un rilevamento di perdite mediante spettrometro di massa per l’elio?

La prova di aumento di pressione consente di stimare il carico totale di gas attraverso l’aumento di pressione nell’unità di tempo all’interno del recipiente; se la curva di aumento di pressione tende alla divergenza, è più probabile che si tratti di una vera perdita; se invece si avvicina a una linea retta ma converge in modo più graduale, è più probabile che si tratti di un carico di gas. Il confronto effettuato da Leybold tra la prova di aumento di pressione e le differenze nelle curve di permeazione/emissione di gas ha inoltre chiarito esplicitamente questo aspetto, sottolineando che per carichi di gas inferiori a 10⁻⁶ mbar·L/s sono generalmente necessari strumenti per il rilevamento di perdite con elio per una rilevazione accurata.

3. Come selezionare il materiale: non basta guardare semplicemente la dicitura «FKM/Viton»

3.1 FKM: scelta predefinita per la maggior parte delle apparecchiature per vuoto spinto

Il fluorocaucciù FKM è uno dei materiali per vuoto più comuni O-ring materiali, applicabili alla maggior parte delle apparecchiature ad alto vuoto, degli strumenti, degli impianti di deposizione, delle interfacce delle pompe a vuoto, dei finestrini di osservazione, delle guarnizioni statiche per flange KF/ISO, ecc. Kurt J. Lesker sottolinea che l’FKM è uno degli elastomeri per sigillatura a vuoto più diffusi, con buona resistenza alle alte temperature, all’ozono, all’ossigeno e compatibilità con numerosi oli/solventi, nonché permeabilità ai gas relativamente bassa; tuttavia, le sue prestazioni a basse temperature sono generalmente inferiori.

Nella scelta dell’FKM, è necessario privilegiare l’"FKM per applicazioni a vuoto" o l’"FKM a bassa emissione di gas", non l’FKM industriale standard. L’FKM standard, se la post-vulcanizzazione è insufficiente, presenta residui di agenti distaccanti sulla superficie oppure contiene sostanze volatili o contaminazioni da imballaggio, potrebbe comunque causare un’elevata emissione di gas nei sistemi a vuoto.

Applicazioni tipiche: camere ad alto vuoto, impianti di deposizione, strumenti di laboratorio, interfacce delle pompe a vuoto, camere ausiliarie per semiconduttori standard.

Punti di rischio: ioni forti, processo fortemente corrosivo, cottura ad alta temperatura, attrezzature per spettro ottico ad alta pulizia; richiede ulteriore verifica o aggiornamento.

3.2 FFKM: settore dei semiconduttori, gas corrosivi, processo ad alta temperatura – considerazione prioritaria

L'FFKM (perfluoroelastomero) è adatto a processi ad alta temperatura, fortemente corrosivi, al plasma e per l'incisione/deposizione di semiconduttori. La spiegazione di Kurt J. Lesker sul Kalrez 4079 indica che questo materiale viene utilizzato in numerosi ambienti di processo per semiconduttori, sia con metodi secchi che umidi, offre un'eccellente resistenza chimica e stabilità termica e presenta una perdita relativamente bassa in presenza di plasma reattivo.

Applicazioni tipiche: incisione di semiconduttori, CVD/PVD, ALD, gas di processo corrosivi, cicli frequenti di cottura ad alta temperatura.

Punti di rischio: prezzo elevato; le differenze tra le formulazioni di FFKM sono notevoli; è indispensabile specificare chiaramente i requisiti di grado, quali equivalenza in ioni metallici, contenuto ridotto di metalli, basso rilascio di particelle e basso outgassing.

3.3 EPDM: Vapore acqueo, ozono, vapore, alcuni scenari radioattivi possono essere presi in considerazione

L’EPDM è adatto per acqua, vapore, ozono e alcuni ambienti radiologici. Il materiale per sigillatura sotto vuoto di Parker lo raccomanda, in particolare per acqua calda, vapore o situazioni con radiazioni presenti. Kurt J. Lesker sottolinea inoltre che l’EPDM offre buona resistenza a vapore acqueo, ozono, invecchiamento atmosferico, oli minerali, carburanti e fluidi idrocarburici, ma non è resistente agli oli.

Scenari applicabili: presenza relativamente elevata di vapore acqueo, ozono, pulizia con vapore, ambienti radiologici parziali.

Punti critici: non utilizzabile a contatto con olio per pompe da vuoto, solventi idrocarburici o nebbie oleose.

3.4 NBR: Basso costo, ma non adatto per applicazioni ad alta purezza o particolarmente esigenti

Il gomma nitrilica NBR è comune nelle applicazioni di sigillatura a vuoto a basso costo, adatta a vuoto ordinario, vuoto basso, guarnizioni per porte di apparecchiature generiche e ambienti non sterili. Tuttavia, non è il materiale preferito per vuoto alto o ultra-alto. Kurt J. Lesker sottolinea che l’NBR è uno dei materiali standard a costo relativamente contenuto per applicazioni in vuoto, ma la sua permeabilità al vapore acqueo è circa 20 volte superiore a quella dell’FKM e non deve essere utilizzata nei processi con ossigeno o plasma di ossigeno.

Scenari applicativi: vuoto grossolano, vuoto basso, macchinari e attrezzature generiche, apparecchiature sensibili ai costi.

Punti critici: vapore acqueo, ozono, ioni di ossigeno, elevati requisiti di pulizia, pressione limite di vuoto elevata.

3.5 Gomma siliconica VMQ: buona morbidezza a basse temperature, ma richiede cautela riguardo alla permeazione in vuoto e al degassaggio

Gomma siliconica resistente a basse temperature, morbida, adatta ad alcune applicazioni di tenuta a basse temperature o non sensibili alla contaminazione, ma da utilizzare con cautela nei sistemi ad alto vuoto. Kurt J. Lesker sottolinea che la permeabilità della gomma siliconica al vapore acqueo è circa 200 volte superiore a quella dell’FKM e che, dopo prolungata esposizione ad alte temperature, può manifestare una riduzione dell’elasticità, indurimento e problemi di adesione.

Scenari applicativi: basse temperature, elevata morbidezza richiesta, grado di vuoto non elevato, rischio di contaminazione accettabile.

Punti critici: permeazione di vapore acqueo, emissione di sostanze volatili, contaminazione di semiconduttori/ottiche, compressione prolungata a elevate temperature.

3.6 Gomma butilica IIR: vantaggio della bassa permeabilità ai gas, ma intervallo di condizioni operative applicabili più ristretto

Il tasso di permeabilità ai gas del butile è basso ed è un materiale prezioso per le tradizionali sigillature a vuoto. Parker Material spiega che la caratteristica applicabilità a lungo termine del butile nelle sigillature a vuoto dipende principalmente dalla sua eccellente resistenza alla permeazione dei gas, unita a una bassa emissione di gas (outgassing), a una bassa perdita di massa e a una buona resistenza all’umidità. Tuttavia, la compatibilità del butile con alte temperature, mezzi chimici, radiazioni e processi non è altrettanto ampia quanto quella degli elastomeri FKM/FFKM, pertanto richiede una verifica specifica per ogni applicazione.

Scenari applicativi: vuoto statico, priorità alla bassa permeabilità ai gas, temperatura e ambiente chimico moderati.

Punti critici: alte temperature, acidi, ossidanti forti, ozono e processi speciali.

3.7 Quando non utilizzare le guarnizioni in gomma a sezione circolare (O-ring)?

Se il cliente richiede ultra-alto vuoto, cottura prolungata ad alta temperatura, estrema pulizia, forte radiazione, permeazione estrema o pressione limite molto bassa, si dovrebbero considerare guarnizioni metalliche, come guarnizioni in rame CF, filo di indio, elastomeri, anelli metallici a C, anelli metallici a O, ecc. Pfeiffer specifica esplicitamente che, in applicazioni ad alto vuoto, con lunga durata, con carico elevato di radiazioni o che richiedono un tasso di permeazione estremo, si devono utilizzare elementi di tenuta metallici anziché elastomerici.

4. Come determinare il rapporto di compressione: la tenuta sotto vuoto richiede generalmente una compressione maggiore rispetto alla tenuta statica ordinaria

L’entità della compressione dell’anello a O per vuoto influisce direttamente sulla portata di perdita. Le istruzioni per i test degli anelli a O per vuoto di Parker mostrano che, nella tenuta frontale, aumentare la compressione riduce in modo evidente le perdite; il meccanismo consiste nell’aumentare la lunghezza del percorso di passaggio del gas, nel ridurre l’area della superficie di ingresso del gas e nel consentire al materiale gommoso di riempire meglio i microdifetti della superficie metallica.

Tuttavia, il rapporto di compressione non è tanto maggiore quanto migliore. Una compressione eccessiva può causare una sovra-compressione della guarnizione ad anello O, un tasso di riempimento della scanalatura troppo elevato, spazio insufficiente per l’espansione termica, deformazione permanente per compressione che aumenta più rapidamente e, in seguito, perdite inverse; Parker ricorda inoltre che una compressione estrema può provocare una sovra-compressione dovuta alla pressione; se si utilizza una scanalatura poco profonda per aumentare il rapporto di compressione, quest’ultima deve disporre di spazio sufficiente per accogliere il volume dell’anello O.

In pratica, ciò può essere compreso come:

Nella tabella di progettazione delle scanalature per facce estremità sottovuoto di Parker, i diversi tassi di compressione delle guarnizioni ad anello (O-ring) in sezione trasversale coprono approssimativamente l’intervallo 19%–32%; le dimensioni specifiche devono essere calcolate in base alla sezione trasversale, alla profondità della scanalatura, alla larghezza della scanalatura e all’orientamento interno/esterno del vuoto nonché alla forma di montaggio.

5. Rugosità superficiale: un aspetto che preoccupa più di quanto i clienti immaginino

Ciò che la tenuta sottovuoto teme di più sono i graffi e i segni da utensile attraverso la linea di tenuta. Anche se il materiale dell’O-ring è corretto, la presenza su una flangia di segni da fresatura trasversale, graffi o tracce di particelle può comunque generare una "perdita invisibile".

Parker raccomanda di utilizzare una finitura a tornitura circonferenziale sulla superficie di tenuta del flangia per sigillatura a vuoto, evitando linee di lavorazione perpendicolari alla linea di contatto della guarnizione ad anello O. Kurt J. Lesker sottolinea inoltre che qualsiasi danno alla superficie metallica o vetrosa che attraversi la zona di contatto dell’anello O — dai graffi causati dagli utensili fino al lato esterno che conduce al lato a vuoto — può provocare perdite.

Raccomandazioni pratiche:

La superficie di contatto di tenuta deve riportare in modo esplicito il valore di rugosità; non è sufficiente indicare semplicemente «finitura da macchina». Per le tenute statiche frontali ad alto vuoto si può fare riferimento al grado 16 RMS; qualora sul disegno venga utilizzato il parametro Ra, è necessario concordare con il cliente il metodo di conversione e di accettazione, senza equiparare meccanicamente RMS e Ra. Il fondo della scanalatura, i fianchi della scanalatura e la superficie di accoppiamento del flangia devono essere ispezionati per verificare la presenza di bave, segni di taglio, fossette da corrosione e impronte di particelle grossolane.

6. Scelte strutturali: tenuta statica frontale vs tenuta statica radiale

La tenuta statica a vuoto dovrebbe preferibilmente utilizzare inizialmente una tenuta frontale (face seal). La tenuta frontale consente di ottenere più facilmente una compressione stabile ed è altresì più adatta per la rilevazione con elio e per la pulizia. Parker raccomanda di preferire, per le tenute statiche a vuoto, scanalature frontali o tenute frontali (face seal), abbinando un grado di vuoto appropriato e una maggiore quantità di compressione; qualora sia necessario utilizzare una tenuta radiale o una tenuta lungo il percorso (path seal), le prestazioni non potranno essere paragonabili.

Le scanalature a coda di rondine sono adatte per porte e per tenute verticali, quando è necessario ridurre i tempi di manutenzione; il loro vantaggio principale è l’ingombro ridotto, ma presentano scarse prestazioni in caso di dilatazione termica e offrono una resistenza limitata ai solventi dei materiali. Parker precisa inoltre che le scanalature a coda di rondine vengono impiegate al di fuori del settore della microelettronica con minore frequenza, poiché le caratteristiche geometriche della forma influenzano negativamente il volume interno disponibile, l’intervallo di temperatura operativa, le tolleranze e lo stato di solubilità qualitativo.

Gli O-ring doppi non sono naturalmente migliori, chiarisce Kurt J. Lesker: se tra i due O-ring non è previsto un pompaggio differenziale, gli O-ring doppi non sono necessariamente migliori di quelli singoli; per le valvole a vuoto spinto, le camere di carico (load lock) e le valvole di gate per semiconduttori, si può adottare una struttura di pompaggio con "O-ring doppi + scanalatura di pompaggio intermedia", ma questo rientra nella progettazione del sistema, non consiste semplicemente nell’aggiungere un ulteriore O-ring.

7. Degassificazione e bassa volatilità: occorre esaminare l’intero sistema di composizione, il trattamento post-produzione e il lotto

il termine "bassa degassificazione" non indica un particolare tipo di gomma che possieda tale caratteristica in modo intrinseco, bensì è determinato congiuntamente dal sistema di composizione + dalla formulazione + dal sistema di vulcanizzazione + dal post-ciclo di cura + dalla pulizia + dall’imballaggio + dal controllo del lotto.

I dati NASA sull'outgassing spiegano che la norma ASTM E595 viene utilizzata per misurare il TML e il CVCM in ambiente a vuoto e può essere impiegata per verificare le prestazioni di basso outgassing dei materiali. Anche i dati dei materiali a basso outgassing NASA di Parker Chemomerics confermano che la norma ASTM E595 misura il TML e il CVCM, e i valori guida comuni per le applicazioni NASA sono TML ≤ 1% e CVCM ≤ 0,1%.

Deve richiedere al fornitore, ai fini dell'acquisto:

Parker ricorda inoltre che la cottura a vuoto può contribuire a rimuovere le sostanze volatili residue, ma potrebbe causare una riduzione dimensionale delle guarnizioni ad anello (O-ring) e modificare le loro proprietà elastiche e le prestazioni a basse temperature. Pertanto, non è possibile considerare semplicemente la "cottura una sola volta" come un processo privo di rischi: è necessario verificare le variazioni dimensionali, le variazioni della durezza e la deformazione permanente per compressione.

8. Pulizia: La "metrica invisibile" della tenuta sotto vuoto

Nei sistemi a vuoto, gli oli provenienti dalle mani, la polvere, le fibre, gli agenti distaccanti per stampi, le contaminazioni oleose e i residui di detergenti possono tutti diventare fonti di carico gassoso o di perdite. Le raccomandazioni di Kurt J. Lesker per la pulizia in alto vuoto evidenziano che le fonti di contaminazione dei componenti per vuoto includono i fluidi refrigeranti da lavorazione meccanica, il contatto manuale e lo stoccaggio improprio, le contaminazioni solubili in acqua, i liquidi saponosi, l’umidità e i residui di alcol; infine, è necessario procedere con essiccazione termica e confezionamento adeguato.

Raccomandazioni operative pratiche:

Non toccare direttamente le guarnizioni O-ring e le superfici di tenuta prima dell’installazione. Utilizzare guanti privi di pelucchi, tessuti non tessuti, solventi puliti o appositi utensili. La superficie delle guarnizioni O-ring non deve presentare talco, fibre, trucioli metallici, fluidi da taglio, lubrificanti comuni o oli da trasporto. I clienti nei settori dei semiconduttori e dell’ottica richiedono generalmente pulizia in ambiente controllato (cleanroom), confezionamento in doppia busta sigillata, etichettatura per lotto e indicazione della data limite per lo sballico.

9. Come scegliere il grasso per vuoto: utile, ma non obbligatorio di default

La funzione del grasso per vuoto è riempire le micro-irregolarità della superficie metallica, ridurre le perdite nei micro-canali e facilitare l'installazione. Gli esperimenti di Parker mostrano che un grasso per alto vuoto può ridurre in modo significativo la permeazione delle guarnizioni ad anello O compresse; tuttavia, con una compressione eccessiva, i benefici apportati dal grasso diventano variabili. Anche Pfeiffer sottolinea che una piccola quantità di grasso lubrificante può migliorare il riempimento dei micro-difetti superficiali e ridurre le perdite, ma un eccesso di grasso lubrificante può diffondere contaminazioni, occupare lo spazio necessario per l'espansione termica e potenzialmente penetrare nel lato vuoto formando depositi o causando rilascio secondario di gas (re-outgassing).

Strategia di selezione:

La conclusione di Pfeiffer è molto diretta: l'uso di grasso dipende dal livello di pulizia richiesto dal sistema; in ambienti ad alta pulizia, la lubrificazione potrebbe non essere accettabile affatto; se utilizzato, lo strato di rivestimento deve essere estremamente sottile, quasi impercettibile al tatto. I dati di Apiezon indicano che i grassi per vuoto comprendono diversi sistemi: idrocarburici, privi di silicone, per vuoto elevato, per ultra-alto vuoto e a base di PFPE, applicabili a diversi ambienti ad alta temperatura e ad intensa ossidazione/corrosione, ma richiedono comunque una validazione del processo.

Non utilizzare grassi gialli ordinari, lubrificanti generici o lubrificanti meccanici come sostituti dei grassi per vuoto; anche quelli etichettati come "grasso per alto vuoto" non sono necessariamente idonei ai processi sensibili alla contaminazione semiconduttori o ottici.

10. Come eseguire il rilevamento di perdite con elio: distinguere obbligatoriamente perdite reali, permeazione e degassificazione

Un’area comune di fraintendimento nel rilevamento di perdite con elio in vuoto riguardo alle guarnizioni O-ring: osservare un segnale di elio e assumere immediatamente che la guarnizione O-ring sia danneggiata. La situazione reale potrebbe invece derivare da graffi sulla tenuta, inclusione di particelle, svuotamento della struttura della scanalatura, permeazione del materiale, degassificazione o contaminazione da lubrificante.

Procedura raccomandata:

Prima eseguire la pulizia e verificare l’assemblaggio. Controllare la scanalatura, la superficie della flangia, la superficie della guarnizione O-ring, l’uniformità del precarico delle viti, la profondità della scanalatura e il tasso di compressione.

Successivamente eseguire il test di aumento di pressione. Osservare se la curva aumenta linearmente oppure se la crescita rallenta progressivamente; se l’andamento dell’aumento di pressione si avvicina a una linea retta, è più probabile che si tratti di una perdita, mentre se l’andamento tende progressivamente verso una condizione stabile, è più probabile che si tratti di degassificazione del materiale.

Eseguire infine il rilevamento delle perdite con spettrometro di massa a elio. Per il vuoto spinto e il vuoto ultra-spinto si utilizza comunemente la spruzzatura esterna di elio, osservando la risposta del sistema sotto vuoto. Leybold sottolinea che il rilevamento con elio consente di localizzare con precisione e misurare quantitativamente perdite minime; inoltre, le perdite inferiori a 10⁻⁶ mbar·L/s richiedono generalmente strumenti specifici per il rilevamento delle perdite con elio.

I registri della portata di perdita rilevata devono indicare chiaramente il metodo di prova: metodo di spruzzatura, metodo di assorbimento, metodo di involucro, differenza di pressione di prova, concentrazione di elio, tempo di risposta, metodo di sottrazione del fondo e durata della ritenzione di pressione, nonché la soglia di interpretazione. In caso contrario, l’indicazione "superata la prova con elio" non ha alcun significato ingegneristico.

11. Indicazioni raccomandate per diversi tipi di clienti

Clienti di apparecchiature per vuoto

Priorità alla scelta di FKM 75A a bassa emissione di gas o FKM per vuoto, scanalatura frontale, compressione approssimativa del 20–30%, finitura superficiale 16–32 RMS; decidere se effettuare il trattamento termico in vuoto e il rilevamento con elio in base al requisito del cliente sulla pressione limite; la frequenza di manutenzione deve essere rigorosa; se la superficie presenta già un leggero usura, è possibile applicare un sottilissimo strato di grasso per vuoto.

Clienti nel settore strumentazione, spettroscopia ed equipaggiamenti analitici

Attenzione particolare al controllo dell'emissione di gas, delle sostanze volatili e dello sfondo di rilevamento con elio. Priorità alla selezione di FKM o FFKM a bassa emissione di gas; utilizzare quantità minime o niente grasso lubrificante; richiedere imballaggio pulito, tracciabilità per lotto e dati pre-verifica necessari. Nelle cavità analitiche sensibili, concentrarsi sulla qualità intrinseca del materiale, non solo sulla portata di perdita.

Clienti nel settore dei semiconduttori

Selezione prioritaria di FFKM, FKM resistente agli ioni corrosivi, a basso contenuto di ioni metallici, a bassa generazione di particolato e a bassa emissione di gas. È necessario specificare il gas di processo, il tipo di plasma, il ciclo di temperatura, il fluido di pulizia, la posizione della cavità. Nella maggior parte dei casi non si raccomanda l’uso arbitrario di grasso per vuoto. È richiesta la tracciabilità per lotto, un imballaggio sterile, il certificato di analisi (COA) e il tempo necessario per fornire i dati relativi a TML/CVCM, analisi ionica, particolato e verifica del processo.

Clienti per attrezzature per placcatura

Se si tratta di PVD convenzionale, evaporazione o guarnizione per porte sotto vuoto, è applicabile FKM; in presenza di alte temperature, gas attivi o rischio di contaminazione dello strato di rivestimento, si deve passare a FFKM o a formulazioni speciali a bassa contaminazione; per le guarnizioni delle porte si può anche considerare una soluzione con doppia O-ring più scanalatura intermedia di pompaggio, anziché semplicemente aggiungere una sola O-ring.

Clienti per settori ottico, aerospaziale e ultra-alto vuoto

Se è presente una superficie ottica sensibile, è richiesto il vuoto ultra-alto, è previsto un riscaldamento prolungato (baking) o sono presenti requisiti estremamente severi in termini di contaminazione, gli anelli torici in gomma potrebbero non essere adatti; si raccomanda pertanto di valutare prioritariamente elastomeri, con dati di degasaggio ridotto, trattamento termico sotto vuoto (vacuum baking), imballaggio sterile e privo di contaminanti, eliminazione di utilizzi non necessari e test completi di degasaggio del sistema.

12. Campi da richiedere obbligatoriamente durante l’acquisizione / la quotazione

Quando si inviano schede di selezione a clienti o fornitori, includere almeno i seguenti campi:

13. Giudizio finale sulla selezione

Può valutare rapidamente lungo il seguente percorso decisionale:

• Vuoto grossolano/ vuoto basso ordinario, sensibile al costo: si possono considerare NBR o EPDM, ma è necessario confermare il mezzo e la temperatura.
• Attrezzature generiche per alto vuoto: l'FKM a bassa emissione di gas è la scelta principale.
• Settore dei semiconduttori, gas corrosivi, plasma ad alta temperatura: FFKM o FKM specifico resistente agli ioni.
• Vapore acqueo, vapore, ozono: EPDM ottimamente valutato.
• Requisito di morbidezza a basse temperature: si può considerare gomma siliconica o EPDM, ma è fondamentale valutare attentamente permeazione ed emissione di gas.
• Ultra-alto vuoto, elevata pulizia, cottura prolungata, sensibilità alla contaminazione ottica: sigillatura metallica in prima scelta; anello O in gomma solo come soluzione di compromesso, previa convalida.

Riassunto in una frase: la selezione di un anello O per sigillatura in vuoto non si concentra su «quale gomma sia più durevole», bensì sul controllo del tasso totale di perdita, dell'emissione di gas, della permeazione, della contaminazione e delle caratteristiche della superficie di installazione, in relazione al grado di vuoto richiesto.