La presenza di bolle nell'olio siliconico a basso-idrogeno durante l'uso è un problema comune ma inevitabile, soprattutto nelle applicazioni spaziali-dove l'affidabilità è fondamentale. Le bolle possono avere un impatto significativo sulle prestazioni e la loro causa principale deve essere analizzata sistematicamente ed eliminata completamente.
I pericoli delle bolle
Nelle applicazioni spaziali, la presenza di bolle è fatale:
Influenza sulla lubrificazione e sulle prestazioni meccaniche: nei punti di lubrificazione, le bolle possono causare pellicole d'olio discontinue, con conseguente "attrito secco" e surriscaldamento localizzato, maggiore usura e persino grippaggio delle parti mobili.
Riduzione della rigidità dielettrica: sebbene le bolle stesse siano ottimi isolanti, la loro presenza riduce significativamente la rigidità dielettrica complessiva dell'olio di silicone, causando potenzialmente scariche localizzate o guasti elettrici, minacciando i sistemi elettronici dei veicoli spaziali.
Alterazione delle proprietà fisiche: le bolle possono alterare in modo significativo il volume e la comprimibilità dell'olio siliconico, influenzandone l'accuratezza e la stabilità come fluido smorzante o mezzo di trasmissione della pressione.
Un circolo vizioso negli ambienti sottovuoto: nel vuoto dello spazio, i gas intrappolati fuoriescono rapidamente, provocando non solo la contaminazione in massa ma anche potenzialmente l'ebollizione e la spruzzatura dell'olio di silicone, portando al completo fallimento delle prestazioni.
Principali cause e soluzioni per la generazione di bolle
La chiave per risolvere i problemi legati alle bolle sta nella “prevenzione prima, eliminazione poi”.
1. Entramento d'aria durante il funzionamento (trascinamento meccanico)
Causa: questa è la causa più comune. Una miscelazione, un versamento, un riempimento e soprattutto un pompaggio vigorosi possono facilmente trascinare l'aria, provocandone il taglio e la dispersione in minuscole bolle, che possono quindi essere miscelate nell'olio siliconico viscoso.
Soluzione:
Ottimizzare le procedure operative: adottare metodi di miscelazione e riempimento lenti e costanti. Evitare di versare da quote elevate. Si consiglia di utilizzare una cannula per iniettare lentamente lungo la parete del contenitore.
Utilizzare attrezzature specializzate: utilizzare apparecchiature di riempimento sottovuoto. Durante il processo di riempimento, evacuare contemporaneamente il serbatoio di stoccaggio dell'olio e i componenti da riempire (come cambi e ammortizzatori). Il riempimento viene completato sotto pressione negativa, che elimina sostanzialmente l'intrappolamento dell'aria.
Progettare percorsi di flusso adeguati: il sistema di tubazioni deve essere progettato per fluire in modo uniforme, evitando curve strette e aree strette per ridurre al minimo la turbolenza.
2. Traccia di umidità e composti-a basso punto di ebollizione nel materiale o nel contenitore
Causa: L'olio siliconico stesso può contenere tracce di umidità oppure l'umidità può essere assorbita dalle superfici di contenitori e strumenti. In condizioni di vuoto o di temperatura elevata, l'umidità e i composti a basso-punto di ebollizione vaporizzano, formando numerose minuscole bolle.
Soluzione:
Pre-trattare l'olio di silicone: prima dell'uso, aspirare-degasare l'olio di silicone. Collocare l'olio di silicone in un forno di essiccazione sotto vuoto ad alta temperatura (ad esempio, 80-100 gradi, al di sotto del punto di infiammabilità) e ad alto vuoto per diverse ore per rimuovere completamente i gas in traccia disciolti e trascinati, l'umidità e i componenti volatili.
Garantire un ambiente e strumenti asciutti: tutti i contenitori, gli strumenti e i componenti che entrano in contatto con l'olio di silicone devono essere asciugati accuratamente in un forno per rimuovere l'acqua assorbita. L'ambiente operativo dovrebbe mantenere una bassa umidità.
3. Generazione di gas di reazione chimica
Motivo: sebbene l'olio siliconico a basso-idrogeno sia chimicamente stabile, in condizioni estreme (come temperature elevate o in presenza di impurità metalliche), il legame Si-H può reagire con tracce di acqua o ossigeno, producendo idrogeno.
≡Si-H + H₂O → ≡Si-OH + H₂↑
≡Si-H + O₂ → ... → Potrebbe verificarsi la generazione di gas
Soluzione:
Controllare rigorosamente la purezza delle materie prime: utilizzare olio siliconico ad alta-purezza spaziale-grade.
Evitare la contaminazione: garantire un ambiente di lavoro pulito ed evitare il contatto con sostanze chimiche incompatibili (acidi forti, basi forti e alcuni catalizzatori). Isolare rigorosamente il fluido dall'aria e dall'umidità durante lo stoccaggio e la movimentazione.
Scegli materiali appropriati: evita di utilizzare metalli come rame e zinco che potrebbero catalizzare reazioni di legame Si-H come parti di contatto o contenitori.
Post-elaborazione: se le bolle si sono già formate
Se nell'olio siliconico sono già presenti delle bolle, non deve essere utilizzato direttamente nei componenti spaziali. È necessaria una rielaborazione:
In piedi: per le bolle più grandi, è possibile consentire loro di sollevarsi lentamente e scoppiare rimanendo in piedi per un lungo periodo. Tuttavia, questo metodo è inefficiente e inefficace per le bolle più piccole.
