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« informazioni dalla pratica» Analisi dei microelementi nei materiali utilizzati per i gioielli e gli accessori nel settore della moda Immagine 1: I gioielli sono costantemente a contatto con la pelle dell’uomo. Per questa ragione, il contenuto delle sostanze nocive nei materiali utilizzati è ragionevolmente limitato. A livello mondiale, si stanno intraprendendo notevoli sforzi per limitare la concentrazione di determinate sostanze chimiche nei beni di consumo. Dopo essere riusciti ad «eliminare» sostanze quali il piombo e il mercurio dai prodotti elettronici, adesso è necessario introdurre linee guida simili per gli altri tipi di prodotti. Tali normative dovrebbero riguardare i gioielli, le parti degli orologi, gli accessori, le parti metalliche delle borse, dei portafogli o degli abiti. I promotori di queste iniziative sono sia istituzioni statali, quali ad esempio la CPSC americana, che comitati di settore, ad esempio Oeko-Tex®, un’organizzazione impegnata nella realizzazione di tessuti privi di sostanze nocive. Accanto ad alcune sostanze nocive organiche sarà necessario limitare anche i metalli pesanti, in particolare Pb, Cd e Ni. I valori limite microelemento Pb Pb Tabella 1: Valori tipici corrispondenti alla ripetibilità dei singoli valori nella misurazione dei microelementi (EDXRF). I valori della deviazione standard sono una misura diretta delle concentrazioni minime che possono essere ancora rilevate in un materiale (limite di rivelabilità ~ 3 x deviazione standard). FISCHERSCOPE ® matrice ABS Al Cu Zn Sn Ottone, reale SnBi2, reale SnBi50, reale deviazione standard [ppm] 0.5 2 13 20 0.6 10 – 30 5 – 15 50 – 100 variano moltissimo in base al paese e al settore. Ovviamente, le aziende che commerciano i propri prodotti sul mercato globale devono seguire le rigide linee guida vigenti a livello mondiale per facilitare i rapporti commerciali, che prevedono, ad esempio, un massimo di 100 ppm di Cd e di 90 ppm di Pb. Per ragioni di costo, le parti metalliche presenti nei gioielli e negli accessori non vengono prodotte utilizzando materiali massicci. I corpi base vengono realizzati con l’utilizzo di leghe duttili ed economiche, quindi rivestiti con strati decorativi. Sia il materiale di rivestimento che del corpo di base deve essere privo di Pb e Cd. Verifi care singolarmente questi aspetti non è un’operazione banale. Per questa ragione, è più effi cace misurare materiali di base come l’ottone e le leghe di zinco prima della modellatura e del rivestimento. Le analisi si svolgono di norma mediante strumenti di analisi ICP a emissione ottica o a fl uorescenza da raggi X. I punti di forza dei due metodi riguardano aspetti diversi e complementari. Le analisi con fl uorescenza a raggi X (EDXRF) sono molto convenienti ed economici e hanno una potenza di rilevazione che normalmente risulta suffi ciente (vedere Tabella 1). Per le operazioni di misurazione XRF più complesse, nel corso della valutazione, diventano signifi cative semplici osservazioni statistiche: un’analisi dovrebbe essere sempre basata sui valori medi derivati da più valori singoli. La tabella mostra che è molto più semplice rilevare di tracce di piombo nell’alluminio piuttosto che nelle piombature di SbBi o di No. 07
Immagine 2: Correlazione tra le misurazioni XRF della concentrazione di Pb e valori nominali certifi cati. La correttezza dei valori è già molto buona anche prima della taratura. Questo aspetto è importante per un processo di misurazione solido. Poiché la variazione dei valori di misurazione sui componenti reali è superiore rispetto a quella rilevata negli elementi puri, è necessario lavorare con i valori medi ricavati da più misurazioni singole (qui sono mostrati i valori medi ottenuti da dieci misurazioni singole, 95 % intervalli di confi denza). ottone. Perché avviene questo e com’è possibile stimare la diffi - coltà di una tale operazione di misura? In linea di massima gli elementi pesanti (con numero atomico elevato) sono facilmente rilevabili nelle matrici leggere (con numero atomico basso). La rilevazione di Pb nei materiali plastici, nei metalli leggeri o anche nei materiali contenenti ossido funziona molto bene mediante EDXRF. Invece, nelle leghe di ferro, rame e zinco è più complessa. Per svolgere analisi più accurate è necessario osservare la situazione concreta nella spettroscopia di fl uorescenza (energie esatte delle singole linee di fl uorescenza, il comportamento reciproco di assorbimento/eccitazione). Limiti bassi di rivelabilità sono un presupposto importante per la riuscita del metodo. Inoltre, e fondamentale rispettare la correttezza delle misurazioni. Questi aspetti sono stati analizzati per diverse operazioni di misura. A titolo di esempio, vengono qui riportati alcuni dei risultati ottenuti mediante l’analisi XRF complessa di leghe di ghisa ZnAl mediante gli strumenti a raggi X FISCHERSCOPE XDV®-SDD (vedere immagine 2). I valori di misura anche senza taratura sono molto vicini ai valori nominali certifi cati. Gli strumenti FISCHER X-Ray vengono utilizzati in tutto il mondo per lo screening dei materiali utilizzati nella produzione di gioielli e accessori. Dr. Daniel Sutter, Helmut Fischer AG Svizzera « visto da vicino» Nuovi standard di taratura SnPb per l’analisi a fl uorescenza da raggi X nell’ambito High Reliability Immagine 1 mostra circuiti stampati di altezze diverse. Ad esempio, è possibile misurare i punti saldati e gli strati dei gruppi elettronici con FISCHERSCOPE® XDAL®. Il procedimento di analisi a fl uorescenza da raggi X, che non è distruttivo, è consigliato per l’analisi della composizione di piombature e rivestimenti di stagno. Non a caso, lo strumento FISCHERSCOPE® X-RAY trova un importante e diffuso ambito di ap- plicazione proprio nell’analisi del contenuto di Pb all’interno delle leghe di stagno. Se da un lato la quantità consentita di Pb deve essere limitata per ragioni di salute, dall’altro esistono anche applicazioni in cui è necessario che il Pb sia presente nello stagno in No. 07 FISCHERSCOPE ®
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