La problematica?
Nell’ambito della sua attività di produzione di centrali termiche industriali, uno dei nostri clienti sta attualmente affrontando una controversia con il proprio fornitore, a seguito di un errore di etichettatura su valvole dotate di manicotti.
Per fugare ogni dubbio sulla conformità dei materiali ricevuti, desidera confermare che le guarnizioni all’interno delle valvole siano effettivamente in FKM (fluoroelastomero) — un materiale noto per la sua elevata resistenza chimica e termica — e non in EPDM (Etilene-Propilene-Diene Monomero), più adatto ad ambienti acquosi o meno aggressivi, come indicato sull’etichetta.
Per portare a termine questo studio, FILAB ha sviluppato un approccio analitico mediante Spettrometria Infrarossa in Trasformata di Fourier (IRTF), una tecnica di analisi chimica che consente di identificare la struttura molecolare di numerosi materiali, in particolare nello studio dei polimeri.
Determinare la composizione fisico-chimica della guarnizione del manicotto della valvola
Obiettivo:
Questa fase mira a confermare che la valvola e la guarnizione che la compone presentino effettivamente le caratteristiche necessarie per trasportare il fluido che transita in questa valvola, ossia un gas sintetico derivato dalla carbonizzazione del legno, una miscela complessa contenente in particolare composti corrosivi e volatili.
L’altro obiettivo di questo studio è verificare che la guarnizione non abbia subito alcun degrado durante il suo utilizzo.
Approccio:
Per questo studio, la tecnica utilizzata è la Spettroscopia Infrarossa in Trasformata di Fourier (IR-TF) tra 4000 e 400 cm-1. Questa tecnica consiste nel sottoporre il campione a una radiazione infrarossa : ogni tipo di legame chimico assorbe una lunghezza d’onda specifica, il che consente di ottenere una vera e propria « impronta chimica » del materiale.
Con questa tecnica analitica, l’identificazione del materiale avviene in due fasi.
I picchi caratteristici vengono estratti per ricercare i legami corrispondenti nelle tabelle di riferimento. Lo spettro continuo viene quindi confrontato con un database spettrale che consente di determinare con precisione la natura del materiale, tramite calcoli di corrispondenza massima.
Parallelamente, l’analisi tramite IRTF ci ha permesso di verificare un’eventuale degradazione anomala della guarnizione mediante il confronto di campioni utilizzati.
Studio comparativo delle due guarnizioni - studio di conformità
L’analisi spettroscopica effettuata sul campione evidenzia diverse bande di assorbimento caratteristiche, in particolare l’allungamento dei legami C-F e C-C (tra 1393 e 1080 cm⁻¹), le vibrazioni di tipo CF e CH (tra 829 e 720 cm⁻¹), nonché le deformazioni dei gruppi CF₂ (intorno a 634 e 607 cm⁻¹).
Questi segnali sono caratteristici di un elastomero fluorurato. L’insieme dei risultati consente quindi di concludere che la guarnizione analizzata è costituita da un materiale di tipo FKM (fluoroelastomero), comunemente utilizzato per le sue proprietà di resistenza chimica e termica.
Confronto dello spettro IRTF del campione del cliente (blu) e di un riferimento tipo «FKM» (nero).
Inoltre, per valutare un’eventuale degradazione anomala, è stato effettuato un confronto tra campioni di guarnizioni in servizio e campioni nuovi. I risultati mostrano che la guarnizione utilizzata conserva le stesse caratteristiche chimiche della guarnizione nuova: non è stata rilevata alcuna alterazione o degradazione del materiale.
Conclusione dello studio comparativo
Grazie all’analisi realizzata mediante Spettroscopia Infrarossa in Trasformata di Fourier (IRTF), i nostri team hanno potuto confermare la natura esatta del polimero costituente delle guarnizioni: si trattava infatti di un FKM (fluoroelastomero) e non di un EPDM, come lasciava intendere l’etichettatura del fornitore.
Questa identificazione precisa ha permesso di sciogliere ogni dubbio sulla conformità dei pezzi ed escludere l’ipotesi di un errore di materiale.
Il confronto tra guarnizioni nuove e guarnizioni usate ha inoltre mostrato l’assenza di un degrado chimico significativo : il materiale ha conservato tutte le sue proprietà nel tempo.
Il nostro cliente ha potuto proseguire serenamente la propria produzione, senza impatti sulla sicurezza né sulle prestazioni dei propri impianti.
Uno studio che illustra perfettamente come la caratterizzazione dei materiali consenta, al di là del semplice controllo, di mettere in sicurezza un’attività industriale e di preservare la fiducia tra i partner.
