Silicone & Specialties | Deriva della soglia di apertura nelle valvole di non ritorno: il ruolo della membrana in silicone

La deriva della soglia di apertura in una valvola di non ritorno è uno degli aspetti più delicati nella progettazione di sistemi di dosaggio biomedicale.

Si parla di deriva quando il valore di pressione al quale una valvola inizia ad aprirsi si sposta progressivamente rispetto alle specifiche di progetto. Anche variazioni contenute possono influire sulla precisione del dosaggio, sulla ripetibilità e sulla stabilità complessiva del dispositivo. Per comprenderne l’origine è necessario esaminare l’elemento elastico che regola l’apertura: la membrana.

A seconda del tipo di dispositivo, la membrana può essere realizzata in materiali diversi. Nei prodotti monouso a basso costo si utilizzano spesso elastomeri termoplastici, in particolare per geometrie integrate ottenute tramite stampaggio a iniezione in un unico pezzo, adeguati quando i cicli meccanici sono limitati e le condizioni termiche non richiedono materiali ad alta stabilità.

Nei sistemi riutilizzabili o nelle apparecchiature da laboratorio, come analizzatori clinici, strumenti point-of-care, moduli fluidici interni o sistemi di ricircolo, le condizioni operative sono più gravose. Qui la membrana (particolare a disegno) è generalmente realizzata in silicone medical grade a catalisi platinica, scelto per la capacità di mantenere proprietà elastiche stabili nel tempo e per la compatibilità con trattamenti di sterilizzazione ripetuti. La produzione avviene tipicamente tramite stampaggio LSR o stampaggio a compressione di silicone HCR, processi che garantiscono qualità superficiale e coerenza dimensionale.

Dal punto di vista meccanico, la membrana agisce come un elemento elastico che si oppone alla pressione del fluido fino al raggiungimento di una soglia definita. Parametri come rigidità elastica, isteresi, recupero dopo deformazione e interazione con la superficie di appoggio derivano sia dalla mescola sia dal processo produttivo. Se questi parametri variano nel tempo, ad esempio dopo cicli termici, esposizione chimica o stress meccanici ripetuti, la pressione di apertura può spostarsi, modificando la risposta della valvola.

Negli strumenti da laboratorio e in molte apparecchiature riutilizzabili, la valvola non è considerata un consumabile: il corpo rigido mantiene nel tempo la propria funzionalità, mentre la membrana è l’elemento soggetto a fatica ed è sostituibile quando la risposta non è più coerente con le specifiche.

L’uso del silicone contribuisce quindi non solo alla stabilità funzionale, ma anche alla riduzione degli interventi manutentivi, perché la membrana mantiene più a lungo le sue proprietà rispetto ad altri materiali.

Considerare la risposta elastica della membrana come elemento ingegneristico critico permette di definire margini operativi più sicuri, ridurre il rischio di deriva e garantire continuità e affidabilità nei sistemi di dosaggio avanzati.