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28. 07. 2023

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La somma e il totale in chimica

In matematica non vi sono dubbi, in una addizione gli addendi danno come risultato la somma. Nella realtà spesso questa regola viene disattesa in quanto, combinando diversi elementi, spesso si ottiene un risultato le cui caratteristiche sono diverse dalla semplice somma degli addendi utilizzati. L’esempio più lampante è quello relativo alla chimica in cui le caratteristiche dei reagenti spesso si discostano molto da quelle del composto chimico prodotto, basti pensare al poliuretano espanso (prodotto stabile e inerte presente in diversi espansi nell’arredo e nell’edilizia) a partire dai due precursori: il primo della famiglia degli isocianati (solitamente in forma liquida e alquanto tossici) e il secondo della famiglia dei glicoli (che spaziano per usi e applicazioni comprendendo anche la cosmesi e l’industria alimentare).
 
Il prodotto finito industriale
Questo principio può essere applicato alle lavorazioni industriali, siano esse semplici lavorazioni meccaniche o fisiche oppure, a maggior ragione, chimiche. Il prodotto finito ha infatti delle caratteristiche diverse dalla semplice somma delle componenti che lo costituiscono e questo ne garantisce il valore aggiunto in termini di prestazioni.
Il concetto di valore aggiunto si declina nelle proprietà fisiche e chimiche, nella fruibilità e nell’aspetto che concorrono all’unicità del prodotto finale.
Volendo misurare queste proprietà e determinarne la compatibilità con i vari capitolati e norme diviene quindi fondamentale considerare l’unicità del prodotto, d’altra parte testare tutti i singoli prodotti finiti può essere molto dispendioso per un’azienda. Si potrebbe pensare di testare le singole componenti che sono alla base di diversi prodotti finiti, ma in questo caso, per quanto scritto in precedenza, potrebbero non essere rappresentative delle proprietà finali.

Si consideri ad esempio l’analisi di quantificazione in una vernice di un composto chimico tossico.
Si potrebbe analizzare:
      • la vernice depositata sul prodotto finito,
      • gli eventuali diversi componenti del ciclo di verniciatura.
Ognuna di queste analisi fornisce un’informazione differente:
      • nel primo caso la tossicità del prodotto finito,
      • nel secondo la presenza o meno del composto tossico nei componenti.

Quest’ultima informazione però non è detto sia legata alla tossicità del prodotto finito a causa di eventuali reazioni chimiche (come nel caso degli isocianati dell’esempio iniziale) o delle miscelazioni caratteristiche del ciclo di verniciatura che potrebbero diminuirne o aumentarne la tossicità finale.

Diviene quindi fondamentale determinare il tipo di informazione ricercata e utilizzare altri due concetti fondamentali: il “worst case” e la rappresentatività.
Combinando questi tre concetti è possibile ridurre le analisi necessarie e assicurarsi le caratteristiche desiderate del prodotto finito.
 
Il worst case
Il “worst case” è il caso peggiore possibile per una data caratteristica, se esso risulta conforme allora anche gli altri casi lo saranno. La definizione del “worst case” necessita uno studio preliminare, ma comporta poi un guadagno in termini di numero di analisi.
Ad esempio, nell’analisi dell’emissione di composti organici volatili (COV) in un set di vernici ad acqua che presentano dei co-solventi altobollenti negli ingredienti, il “peggiore” sarà quello che presenterà la maggior percentuale di co-solventi nel prodotto finito (a parità di composizione della miscela di co-solventi). Essi, infatti, sono i principali responsabili delle emissioni, di conseguenza, se il prodotto che ne contiene di più è al di sotto del limite, lo saranno anche gli altri prodotti che ne contengono di meno. In questo caso ha molto più senso analizzare il prodotto finito che la miscela pura di co-solventi, in quanto il rapporto di diluizione è parametro fondamentale nel determinare l’informazione ricercata (per questo esempio l’emissione di COV), ma d’altra parte è inutile analizzare tutto il set di prodotti finiti.
 
La rappresentatività
La rappresentatività invece accomuna diversi prodotti per la caratteristica da analizzare, senza che le differenze tra i prodotti incidano in tale determinazione. Anche in questo caso lo studio preliminare determina poi un risparmio in termini di analisi.
Ad esempio, considerando un set di vernici che differisce solo per il colore dato da diversi coloranti organici, se l’informazione da ricercare è l’analisi dei metalli pesanti si può sostenere che la presenza di diversi coloranti organici non è un parametro che influenza l’analisi. Quindi qualsiasi vernice sarà rappresentativa dell’intero set per tale tipo di analisi. Variando però l’informazione da ricercare e volendo valutare gli effetti all’esposizione prolungata alla luce delle vernici, la variazione del colorante organico sarà invece determinate negli effetti dell’esposizione e di conseguenza viene persa la rappresentatività di un solo prodotto per l’intero set.
 
Concludiamo con un esempio che tiene conto di quanto detto sino ad ora, considerando la migrazione di alcuni elementi metallici. Questo test deriva dalla norma EN 71-3 legata al mondo dei giocattoli e spesso mutuata nelle finiture e nelle componenti per l’arredo come test di sicurezza per l’utilizzo da parte dei bambini. Il test si riferisce alla capacità di diversi metalli di “migrare” o meno dal prodotto finito mimando un’ingestione accidentale. Il test potrebbe essere confuso con la determinazione di metalli nel prodotto finito, ma in questo caso non è detto che la presenza degli stessi implichi anche la loro migrazione, mentre la loro assenza assicura l’impossibilità di venire in contatto per ingestione.



Per informazioni:
Tommaso Pascolini
0432 747257
pascolini@catas.com