Gomma

ISTITUTO D’ISTRUZIONE SUPERIORE “ I.T.I. COPERNICO-CARPEGGIANI ”

Via Pacinotti 30, Ferrara

LA GOMMA

ALUNNA: FORLANI FRANCESCA

CLASSE: V° Z

Anno scolastico 2007/2008 1

Indice

INTRODUZIONE……………………………………………………………………………………3

1. CHIMICA AMBIENTALE

1.1 Caratteristiche fondamentali della gomma………………………………………………........3

Tipi di gomma……………………………………………………………………………………......3

 Naturali……………………………………………………………………………………………3

 Sintetiche………………………………………………………………………………………….3

1.2 Usi della gomma: riferimento all’esperienza di stage aziendale…………………………......4

Definizione Toluene ed ENB………………………………………………………………………...4

1.3 Descrizione desorbitore termico STD1000 e relativi componenti……………………………5

1.3.1 Principio di funzionamento……………………………………...……………………………..5

 Condizionamento………………………………………………………………………………….5

 Analisi……………………………………………………………………………………………..5

1.4 Aspetti teorici cromatografia…………………………………………………………………...6

1.4.1 Componenti di base di un sistema cromatografico e funzionamento…………………………..7

Fasi preliminari per la messa a punto del metodo di analisi gascromatografica…………………......9

Conclusioni…………………………………………………………………………………………...9

2. FISICA AMBIENTALE

2.1 Il rumore……………………………………………………………………………………….10

Proprietà fisiche del rumore………………………………………………………………………...10

2.2 Inquinamento acustico dovuto al traffico veicolare…………………………………………11

Normativa di riferimento……………………………………………………………………………11

Metodo di calcolo previsionale di Burges…………………………………………………………..12

3. STORIA

3.1 La storia influisce sulla gomma……………………………………………………………….13

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………14

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Introduzione

La gomma e i prodotti di gomma sono così comuni che, spesso, non riflettiamo mai sulla loro

natura e su come essi abbiano cambiato la nostra vita. Nonostante l’umanità ne conosca l’esistenza

da secoli, solo negli ultimi centocinquant’anni la gomma è diventata un componente essenziale

della civiltà.

1.1 Caratteristiche fondamentali della gomma

La gomma è un elastomero dotato di grandi caratteristiche.

Prima di procedere con le caratteristiche della gomma è bene specificare che cosa si intende per

elastomero: gli elastomeri sono polimeri che possiedono elasticità, ossia la capacità di riprendere la

propria forma originaria dopo aver subito deformazioni anche di grande entità.

Il polimero è una sostanza costituita da macromolecole, formate da un numero elevato di piccole

unità semplici, chiamate monomeri. Il processo di sintesi di un polimero, a partire dai monomeri

costituenti, è chiamato polimerizzazione.

Gran parte degli oggetti di gomma viene sottoposta a vulcanizzazione in condizioni di temperatura e

pressione elevate. La vulcanizzazione consiste nel trattamento delle gomme con zolfo, composti

solforati o altre sostanze di basso peso molecolare per eliminarne la plasticità e renderle elastiche.

Esistono due tipi fondamentali di gomma:

 naturali: si ricavano da un liquido bianco e lattiginoso, il lattice, estratto da particolari piante

incidendone il tronco e raccogliendone il lattice. Le caratteristiche meccaniche sono ottime ma la

gomma derivante da lattice naturale ha scarsa resistenza agli agenti atmosferici, alle variazioni di

temperatura e agli agenti chimici;

 sintetiche: si ricavano dalla polimerizzazione di idrocarburi (famiglia di composti costituiti

interamente da atomi di carbonio e di idrogeno) semplici dai quali si ottengono lattici artificiali

che vengono successivamente coagulati.

Per quanto riguarda le proprietà chimico-fisiche la gomma naturale è un polimero della molecola

isoprene (C H ). L’isoprene, cha ha solo cinque atomi di carbonio, è la più piccola delle unità che si

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ripetono in qualsiasi polimero naturale, cosa che fa della gomma il polimero naturale più semplice.

La gomma è insolubile in acqua e non viene corrosa dalle basi e dagli acidi deboli; si scioglie,

invece, in solventi organici come benzene (idrocarburo liquido e incolore di formula C H ), petrolio

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(liquido oleoso più o meno denso) e disolfuro di carbonio (composto incolore, estremamente

volatile, di formula CS ). Viene rapidamente ossidata da alcuni agenti chimici, ma reagisce

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lentamente con l’ossigeno atmosferico. 3

1.2 Usi della gomma: riferimento all’esperienza di stage aziendale

La gomma non vulcanizzata viene utilizzata per produrre adesivi, isolanti e suole delle scarpe.

Molto più diffusa, invece, è la gomma vulcanizzata che, grazie all’elevata resistenza all’abrasione, è

adatta alla produzione dei battistrada per pneumatici e dei nastri trasportatori.

In questo settore assume un’importanza di rilievo l’azienda Polimeri Europa di Ferrara, società

petrolchimica, soggetta all’attività di direzione e coordinamento di Eni SpA, presso la quale ho

svolto un periodo di stage sia nel 2007 che nel 2008, produttrice di un’ampia gamma di prodotti che

trovano il loro impiego nei seguenti settori: pneumatici, calzature, adesivi, componenti per edilizia,

tubi, cavi elettrici, componenti e guarnizioni per auto, elettrodomestici.

Polimeri Europa è uno dei maggiori produttori di elastomeri a livello mondiale.

Lo scopo del mio stage presso il centro ricerca di Polimeri Europa è stata la messa a punto del

metodo gascromatografico per l’analisi quantitativa di Toluene ed ENB in gomme EP(D)M

attraverso uno strumento chiamato gascromatografo, collegato ad un altro strumento, il desorbitore

termico.

Le gomme EP(D)M (elastomeri etilene-propilene in terpolimeri) presentano elevata resistenza

all'invecchiamento ed agli agenti atmosferici, buone proprietà ad alte e basse temperature e buona

resistenza ad un ampio spettro di sostanze chimiche.

Prima di descrivere la tecnica attraverso la quale ho potuto realizzare questo lavoro, ovvero la

gascromatografia, occorre definire i composti organici volatili utilizzati, quindi il Toluene e l’ENB.

Toluene

Il toluene (noto anche come metilbenzene) è un liquido volatile e incolore dall’odore caratteristico

di formula C H . Il toluene è un idrocarburo aromatico; esso viene utilizzato come solvente in

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sostituzione del più tossico benzene, ed è anche contenuto nella benzina.

ENB

L’ENB (5 etilden 2 norbornene) è un composto chimico della famiglia dei dieni. I dieni sono

semplicemente alcheni, cioè composti organici costituiti solamente da carbonio e idrogeno, che

contengono doppi legame.

Ho ricercato toluene ed ENB sulle gomme EP(D)M perché entrambi vengono utilizzati per la

produzione di esse. 4

Come detto precedentemente, per poter svolgere questo lavoro ho dovuto scegliere

l’apparecchiatura adatta, in questo caso un desorbitore termico (DANI STD1000) collegato ad un

gascromatografo (DANI GC1000). Ho scelto di utilizzare il desorbitore termico perché gli analiti

da determinare sono contenuti in un campione solido e la loro separazione quantitativa avviene

solo per effetto della temperatura.

Nonostante mi soffermerò maggiormente sul gascromatografo e il relativo funzionamento, è bene

dare una descrizione del desorbitore termico, anche se in maniera approssimativa.

1.3 Descrizione Desorbitore termico STD1000 e relativi componenti

Prima di descrivere il funzionamento del desorbitore termico occorre specificare in che cosa

consiste l’adsorbimento: le molecole si distribuiscono tra le due fasi, stazionaria, su cui vengono

adsorbite, e mobile, in cui si solubilizzano.

STD 1000 è un desorbitore termico di componenti volatili o semi-volatili presenti su un materiale

adsorbente o in campioni solidi o liquidi; esso serve ad ottenere il rilascio degli eventuali inquinanti

che si vogliono determinare. Il campione viene posto all’interno di un tubo di campionamento (che

può essere in acciaio o vetro), all’estremità del quale sono posti due tappi di chiusura.

Successivamente il tubo viene posto in un carosello, capace di contenere fino a 50 tubi di

campionamento; il carosello ruota fino a portare ogni tubo in corrispondenza del dispositivo di

riscaldamento. Prima del desorbimento, però, il tubo viene sottoposto a una prova di tenuta,

chiamata Leak Test; solo se la prova è positiva il tubo viene riscaldato, in caso contrario no. I

componenti volatili o semi-volatili desorbiti dal campione vengono focalizzati in una trappola

raffreddata tramite un dispositivo elettrico; successivamente la trappola subisce un innalzamento

della temperatura per trasferire i composti alla colonna gascromatografica. In questa fase la linea di

trasferimento del campione viene mantenuta calda alla stessa temperatura dell’iniettore del

gascromatografo.

1.3.1 Principio di funzionamento

Le possibilità di utilizzo del desorbitore termico STD1000 sono diverse, ma in questo caso

prenderemo in considerazione le due fasi essenziali per l’esecuzione del metodo analitico:

condizionamento e analisi.

 CONDIZIONAMENTO: utilizzo più semplice (rispetto all’analisi) del desorbitore termico, il

cui scopo è di esportare le impurezze presenti nel tubo e scaricarle all’esterno attraverso

un’opportuna valvola, che deve necessariamente rimanere aperta. Nel seguente modo operativo i

tubi riempiti di materiale adsorbente sono riscaldati ad una temperatura e per un tempo

prestabiliti, in presenza di un flusso di gas ausiliario.

 ANALISI: è il modo operativo più utilizzato. Il tubo, dopo una prova di tenuta a freddo, viene

riscaldato per un tempo prestabilito. Contemporaneamente un flusso di gas inerte trasferisce i

componenti desorbiti nella trappola, mantenuta a bassa temperatura. Nella fase successiva, la

trappola viene riscaldata istantaneamente ed i componenti sono trasferiti dal gas di trasporto

nella colonna cromatografica. 5

Soffermiamoci ora sulla definizione di cromatografia, per poi approfondire un solo tipo di essa, la

gascromatografia, sulla quale ho lavorato nel periodo di effettuazione dello stage aziendale e,

quindi, il funzionamento del gascromatografo e dei componenti che lo caratterizzano.

1.4 Aspetti teorici cromatografia

La cromatografia è un metodo analitico utilizzato per la separazione, identificazione e

determinazione dei componenti chimici nelle miscele. Per poter separare i componenti chimici essi

vengono distribuiti tra due fasi: la fase fissa (stazionaria) e la fase in movimento (mobile), in cui

viene introdotta, all’inizio del sistema di separazione, la miscela, in modo che i componenti possano

interagire con la fase stazionaria.

La fase stazionaria può essere costituita da un solido o un liquido opportunamente supportato,

mentre la fase mobile è costituita da un fluido (che si muove sopra la fase stazionaria), cioè da un

liquido o da un gas. Quando le fasi vengono scelte correttamente, i componenti manifestano una

certa affinità per la fase stazionaria e vi permangono per qualche tempo, mentre la fase mobile

continua a fluire. In tal modo la fase mobile scorre attraverso il sistema di separazione senza essere

trattenuta, mentre i componenti manifestano un ritardo o ritenzione. Maggiore è la ritenzione dei