Fallas por porosidad
Introducción La porosidad en componentes plásticos provoca que éstos sean más susceptibles a fallar ó pueden contribuir a una falla permanente La porosidad reduce la funcionalidad de la sección transversal y por lo tanto reduce las propiedades mecánicas de las piezas.
Causas Principales Falta de llenado de cavidades durante la inyección Descomposición del polímero para producir volátiles (ej. PS, POM, PMMA) Degradación del polímero produciendo volátiles (PVC) Vapor de agua producido por humedad de la resina durante el procesado Presencia de agua por deshidratación de pigmentos durante el procesado Aire húmedo atrapado durante el proceso
Aire atrapado durante el moldeo Dióxido de carbono producido durante la polimerización (poliuretanos) Secado inadecuado ó naturaleza higroscópica de algunos polímeros (Nylon, ABS etc) Para determinar la presencia de humedad en un polímero se utiliza las técnicas de DSC y TGA en donde se aprecia la transición y pérdida de peso en 100 C
Porosidad debido a alto grado de contracción Polímero Acrílico Poliestireno Nylon 6 Mylon 6,6 LDPE Enfriamiento Desde (C) A (C) 150 20 195 20 260 20 285 20 190 20 Contracción de Volumen (%) 7 7 13 14 18 La porosidad por contracción en volumen es más severa en los polímeros cristalinos que en los polímeros amorfos
Porosidad en productos de moldeo por inyección Ocurre por efectos de contracción, llenado insuficiente de la cavidad de molde ó por fusión no homogénea. El proceso de inyección presenta 3 etapas El llenado de la cavidad con el polímero fundido. Una vez llena la cavidad, polímero extra es inyectado a una presión más alta para compensar la posible contracción y la posible formación de huecos durante la solidificación (etapa de empacamiento). Por último, expulsión de la pieza.
Medidas Preventivas En las dos primeras etapas es donde se presenta la porosidad más frecuentemente. El aire en el molde necesita ser ventilado, por lo tanto, el diseño de herramental debe incorporar ventilación adecuada. En la etapa de empaquetamiento entradas pequeñas, cambios de sección de grueso a delgado, larga trayectoria con flujo turbulento y ciclos de tiempo rápido deben de ser eliminados
Diseño: paredes gruesas y zonas de alimentadores son las últimas en solidificar durante el enfriamiento, resultando un enfriamiento heterogéneo, donde los huecos pueden desarrollarse en la sección gruesa. Fusión inapropiada y presión de soporte es baja Temperatura de inyección alta, provocando un flujo turbulento que incorpora gases. Degradación de polímero durante el proceso de moldeo (PS, POM, PVC y PMMA)
Diferencias entre huecos por contracción y falta de llenado con huecos formados por productos gaseosos Huecos generados por contracción: son de forma irregular y con superficies ásperas, Huecos formados por gases: son esféricos ó elipsoidales (esfera comprimida) y tienen superficies internas lisas.
Porosidad debido a Volátiles Restricción excesiva del fundido mientras pasa a través de la puerta, generando degradación del polímero y volátiles. Descomposición del polímero ó aditivos generando vapor de agua ó productos gaseosos. Poliacetal (formando formaldheido gaseoso cuando hay degradación térmica) PVC procesado a temperaturas muy altas, forman burbujas de HCl y en el caso que el PVC reforzado con carbonato de calcio formará de CO2.
PVC procesado a temperaturas muy altas, forman burbujas de HCl y en el caso que el PVC reforzado con carbonato de calcio formará de CO2. Componentes poliméricos que contienen Trihidrato de aluminio como retardante a la flama el cual genera vapor de agua cuando es procesado a 230 C
Análisis de huecos (corte/microscopía) Forma esférica + superficie interna suave Forma irregular + superficie interna rugosa Debido a la presencia de gas Enfriamiento rápido del molde, o ciclos de tiempo muy cortos Gas atrapado Plastificación insuficiente, o decopresión muy rápida o muy alta Vapor de agua Humedad en el polímero o aditivos Llenado insuficiente de la cavidad (huecos poco llenados) Huecos encogidos Productos volátiles de degradación Particularmente en el caso de PS, POM y PVC Puerta muy pequeña Transición de delgada a gruesa Fusión no homogénea
15 KV 160x 62.5µm