In cosa consiste un bilancio di materia in laboratorio?
Un bilancio di materia è un processo essenziale nella scienza dei materiali, nella chimica, nella fisica e in diversi settori industriali. Implica l’analisi e la comprensione delle proprietà e del comportamento dei materiali. Questa caratterizzazione può riguardare un’ampia gamma di materiali, dai metalli e polimeri alle ceramiche e ai biomateriali.
È essenziale per lo sviluppo e l’ottimizzazione di nuovi materiali, per il controllo qualità nella produzione e per la ricerca fondamentale nella scienza dei materiali. Consente a scienziati e ingegneri di comprendere a fondo i materiali, prevederne il comportamento in diverse condizioni e progettare prodotti adatti ad applicazioni specifiche.
Presentazione di due casi cliente
È così che due industriali di settori diversi hanno recentemente richiesto al laboratorio, nell’ambito di:
- Cliente 1: Identificazione del materiale su una guarnizione tonda
- Cliente 2: Studio per effettuare un bilancio di materia di tubazioni in acciaio per valutarne lo stato di degrado
Perché fare un bilancio di materia?
Un bilancio di materia è fondamentale per ottimizzare i processi produttivi, migliorare la redditività, garantire la conformità normativa, favorire una gestione ambientale responsabile, assicurare la qualità dei prodotti e stimolare l’innovazione. Questo strumento consente alle aziende di comprendere e controllare meglio l’utilizzo delle proprie risorse, riducendo così gli sprechi e aumentando l’efficienza complessiva.
Cliente 1: l’identificazione del materiale su una guarnizione tonda
Contesto
Il cliente si è rivolto al laboratorio FILAB nell’ambito di un’esigenza di caratterizzazione del materiale di una guarnizione. Desidera confermare che la sua guarnizione sia in NBR (detto anche gomma nitrilica).
Qual è la tecnica di analisi di caratterizzazione che il laboratorio ha deciso di mettere in applicazione per verificare il materiale della guarnizione in questa perizia?
Analisi strutturale mediante pirolisi GC-MS
Il campione viene posto in un tubo di quarzo e poi inserito nella camera del pirolizzatore e riscaldato secondo il programma seguente:
- Istantaneamente, ciò provoca la frammentazione di alcune macromolecole (polimeri) e la semplice volatilizzazione delle molecole organiche (additivi, solventi, monomeri residui, contaminazioni…) presenti nel campione.
- Tutti questi frammenti pirolitici e tutte queste molecole volatilizzate vengono separati dalla colonna cromatografica, quindi identificati dal rivelatore MS (spettrometria di massa).
- Il riconoscimento di frammenti pirolitici «marcatori» e il confronto con quelli ottenuti con matrici note consente l’identificazione certa della/e matrice/i polimerica/he del campione.
In questo caso, è stata utilizzata per ricercare profili di picchi al fine di identificare le matrici costitutive di un campione.
I risultati ottenuti ...
Le analisi approfondite di FILAB hanno permesso di determinare con precisione che la guarnizione analizzata era effettivamente una guarnizione in NBR. Queste informazioni sono state fondamentali per comprendere il comportamento della guarnizione nel suo contesto d’uso.
Cliente 2: bilancio di materia di tubazioni in acciaio
Contesto
In questo caso, l’obiettivo di questo studio è effettuare un bilancio di materia su tratti di tubazione in acciaio al fine di valutarne lo stato di degrado.
Analisi messe in atto
Per portare a termine questo studio, le tecniche utilizzate sono:
- La lente binoculare per effettuare osservazioni macroscopiche;
- La microscopia elettronica a scansione a emissione di campo accoppiata a una microsonda EDX (SEM-EDX) per effettuare osservazioni e analisi chimiche locali semiquantitative;
- La microscopia ottica per effettuare osservazioni prima e dopo la rivelazione chimica.
Per ciascuno dei campioni, si effettua un’interpretazione della zona esterna, interna e del cuore. Si osserva quindi:
I risultati ottenuti ...
- Per il campione 1: all’esterno, le zone senza rivestimento sembrano essere più colpite. All’interno, la corrosione è generalizzata. Nel cuore, non si osserva alcuna corrosione. Nel cuore, non si osserva alcuna corrosione
- Per il campione 2: all’esterno, le zone senza rivestimento sembrano essere più colpite. All’interno, corrosione generalizzata con zone più colpite, potenzialmente a causa di un fenomeno di erosione. Nel cuore, non si osserva alcuna corrosione. Nel cuore, non si osserva alcuna corrosione
- Per il campione 3: all’esterno, le zone senza rivestimento sembrano essere più colpite. All’interno, la corrosione è generalizzata. Nel cuore, non si osserva alcuna corrosione
Le analisi approfondite di FILAB hanno permesso, in questa situazione, di stabilire un bilancio dettagliato dello stato di avanzamento della corrosione del tubo.
