Domenica, 27 febbraio 2011 06: 24

Caso di studio: vulcanizzazione in bagno di sale

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La vulcanizzazione in bagno di sale è un metodo di polimerizzazione liquida (LCM), un comune metodo di vulcanizzazione continua (CV). I metodi CV sono desiderabili per la produzione di prodotti come tubi, tubi flessibili e guarnizioni per agenti atmosferici. Il sale è una buona scelta per un metodo CV perché richiede unità di polimerizzazione di lunghezza relativamente breve: ha buone proprietà di scambio termico e può essere utilizzato alle alte temperature necessarie (da 177 a 260 °C). Inoltre, il sale non provoca ossidazione superficiale ed è facile da pulire con acqua. L'intera operazione prevede almeno quattro processi principali: la gomma viene alimentata attraverso un estrusore ventilato (o sottovuoto) con alimentazione a freddo, convogliata attraverso il bagno di sale, risciacquata e raffreddata e quindi tagliata e lavorata secondo le specifiche. L'estruso viene immerso o inondato dal sale fuso, che è una miscela eutettica (facilmente fusibile) di sali di nitrato e nitrito, come il 53% di nitrato di potassio, il 40% di nitrito di sodio e il 7% di nitrato di sodio. Il bagno di sale è generalmente chiuso con porte di accesso da un lato e serpentine di riscaldamento elettrico dall'altro.

Uno svantaggio del bagno salino LCM è che è stato associato alla formazione di nitrosammine, che sono sospettate cancerogene per l'uomo. Queste sostanze chimiche si formano quando un azoto (N) e un ossigeno (O) da un composto "nitrosante" si legano al gruppo amminico azoto (N) del composto amminico. I sali di nitrato e nitrito utilizzati nel bagno di sale fungono da agenti nitrosanti e si combinano con le ammine nella mescola di gomma per formare nitrosammine. I composti di gomma che sono precursori delle nitrosammine includono: sulfenammidi, sulfenammidi secondarie, ditiocarbammati, tiurami e dietilidrossilammine. Alcuni composti di gomma contengono effettivamente una nitrosammina, come la nitrosodifenilammina (NDPhA), un ritardante, o la dinitrosopentametilentetrammina (DNPT), un agente espandente. Queste nitrosammine sono debolmente cancerogene, ma possono "trans-nitrosate" o trasferire i loro gruppi nitroso ad altre ammine per formare nitrosammine più cancerogene. Le nitrosammine che sono state rilevate durante le operazioni del bagno di sale includono: nitrosodimetilammina (NDMA), nitrosopiperidina (NPIP), nitrosomorfolina (NMOR), nitrosodietilammina (NDEA) e nitrosopirrolidina (NPYR).

Negli Stati Uniti, sia l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) che il NIOSH considerano l'NDMA un cancerogeno professionale, ma nessuno dei due ha stabilito un limite di esposizione. In Germania esistono norme severe per l'esposizione professionale alle nitrosammine: nell'industria in generale, l'esposizione totale alle nitrosammine non può superare 1 μg/m3. Per alcuni processi, come la vulcanizzazione della gomma, le esposizioni totali alla nitrosamina non possono superare i 2.5 μg/m3.

L'eliminazione della formazione di nitrosammine dalle operazioni CV può essere effettuata riformulando le mescole di gomma o utilizzando un metodo CV diverso da un bagno di sale, come aria calda con perle di vetro o polimerizzazione a microonde. Entrambe le modifiche richiedono ricerca e sviluppo per garantire che il prodotto finale abbia tutte le stesse proprietà desiderabili del precedente prodotto in gomma. Un'altra opzione per ridurre le esposizioni è la ventilazione di scarico locale. Non solo il bagno di sale deve essere chiuso e adeguatamente ventilato, ma anche altre aree lungo la linea, come i luoghi in cui il prodotto viene tagliato o perforato, necessitano di controlli tecnici sufficienti per garantire che l'esposizione dei lavoratori sia mantenuta bassa.

 

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Contenuti

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