Prof. Ing. Danny Chávez Novoa2011 - II

Prueba y Caracterización de Plásticos

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE MATERIALES

Comportamiento físico: f(Estructura cristalina y Peso Molecular)1.- Plásticos Duros:

- Resistentes (alta tensión y elongación)- Fuertes (alta tensión y baja elongación)- Quebradizos (baja tensión y elongación)

2.- Plásticos Blandos:- Débiles (Baja tensión y elongación)- Medianamente resistentes (tenaces)

(Buena tensión y elongación)

La variedad de materiales plásticos existentes y el amplio margen del comportamiento físico-mecánico supone que existen una variedad de pruebas y caracterización para los materiales plásticos.

Organismos Internacionales regulan la estandarización para las pruebas y análisis de los plásticos: ISO, ASTM, DIN, UNE, ANSI, DNA, etc.

Dada la gran variedad de plásticos que existe en la actualidad y la constante aparición de nuevos materiales, es cada vez mayor el uso de los plásticos para la fabricación de cualquier pieza en todos los sectores. Estos materiales presentan una enorme variedad de propiedades muy diferentes, y conociendo su comportamiento, se puede obtener mucha información para cada aplicación específica.

Las técnicas experimentales de caracterización actuales permiten conocer prácticamente todas las propiedades de un plástico: propiedades físicas, mecánicas, térmicas, eléctricas, comportamiento frente a agentes ambientales, etc. La medida de todas estas propiedades está, en su mayoría, sujeta a normas nacionales e internacionales.

PRUEBAS Y CARACTERIZACION DE PLASTICOS

ENSAYO METODO

Absorción de agua ASTM D570, UNE 53028

Calor específico por DSC ASTM E1269

Contenido de materiales volátiles ASTM D 2584, UNE 53090

Color, brillo y transparencia ASTM D 2244, DIN 5033

Compresión en plásticos rígidos ASTM D 695

Densidad en plásticos (método de inmersión) ASTM D 1505, UNE 53020

Dureza Rockwell en plásticos ASTM D785

Dureza Shore ASTM D 2240, ISO 868

Envejecimiento por UV ASTM G53 – ASTM G154

Flamabilidad (autoextinción) ASTM D635

Flexión ASTM D790, ISO178

Impacto IZOD ASTM D256

Índice de Fluidez ASTM D1238, DIN 53735

Espectrofotometría Infrarrojo (FTIR) ASTM E1252

ENSAYO METODO

Puntos de Fusión y Transición vítrea por DSC ASTM E 794

Punto de Ignición ASTM D1929

Reometría Capilar ASTM D3835

Poder Calorífico ASTM D240

Tracción (tensión - deformación) ASTM D638, ISO 527

Resistencia a la abrasión Taber ASTM D3389

Solubilidad en plásticos y cauchos ASTM D3132

Temperatura de ablandamiento VICAT ASTM D1525, UNE 53118

Temperatura de deflexión bajo carga (HDT) ASTM D648

Viscosidad Dinámica Brookfield ASTM D789- D4878

Pruebas en laboratorios de Investigación y Desarrollo

Químico FTIR, GPC (peso molecular), GC/MSD, UV/VIS, XRD, ICP, AA, IC Térmico DSC, TGA, TMA, DMA, Suavizado Mecánica Tensión, Compresión, Flexión, Fricción, Descortezado, Fatiga, Dureza, Rigidez, Fragilidad, Abrasión, Termofluencia, Ruptura por Esfuerzo, Fuerza Motriz. Impacto Resistencia al Impacto, Izod, Gardner, Dynatup, Falling Dart Rheology TMA, Melt Flow, Heat Deflection, Viscosidad, Capillary Rheometer Medio Ambiental Solar (Xenon, QUV, etc), Térmico, Ozono, Humedad, Spray de sal, Exposición líquida, Fractura por Esfuerzo Eléctrico Volúmen de Resistencia, Dielectric Breakdown, Disipación Estática, Conductividad Permeabilidad Oxígeno, Vapor de Agua, Solvente Presión/Tubería Estallido Hidrostático, Cámara de Presión Elevada Pintura Color, Reflexión, Brillo, Ocultación, Bruma, Difusión, Salpicado, Desprendimiento, Nivel de Secado, Volátil, Grosor de película, Dureza, Adhesión, Flexibilidad, Impacto, Desgaste Liquid Líquido Viscosidad Cono & Plato y Brookfield, Tensión de superficie, Angulo de contacto Dimensiones, Dimensional Grosor, Textura, Expansión/Contracción, Densidad, Tamaño de Partícula Inflamabilidad Difusión de Flama, Calorímetro de cono, Quemadura Vertical/Horizontal, Generación de Humo, Punto de Proyección, Índice de Oxígeno Microscopía Optica SEM/EDX, TEM Procesos Plásticos Twin Screw Extruder, Single Screw Extruder, Vacuum Thermoformer, Two Roll Mill, Hot Press, Resin Dryer

Tipos de ensayos de caracterización

El comportamiento mecánico - Para conocer el comportamiento mecánico de los materiales se realizan habitualmente ensayos mecánicos: tracción, compresión o flexión, donde se evalúa la resistencia del plástico a ser deformado y la magnitud de esa deformación en el punto donde se rompe el material, si es el caso, y en el punto donde cambia su comportamiento, pasando de un comportamiento elástico a plástico. También obtenemos información de su módulo de elasticidad, el cual indica si el material es rígido o flexible.

Mediante ensayos de impacto (Izod, Charpy, impacto a alta velocidad, ensayos de caída de peso) se determina la cantidad de energía que es capaz de absorber el material cuando recibe un golpe.Otra característica, como la dureza del material se puede determinar mediante durómetro (dureza Shore) o el método Rockwell (penetración de una bola). El comportamiento mecánico de los plásticos reforzados es diferente según la cantidad y tipo de carga que contengan.

Ensayo de impacto de caída de bolaMedida de la deformación o ruptura provocada por la caída de bola en diferentes condiciones de temperatura.

Caracterización térmica - Dada la gran sensibilidad que presentan los plásticos frente a la °T, la caracterización térmica es tan importante como la mecánica. Las técnicas de termoanálisis proporcionan gran cantidad de información sobre la estructura y composición del plástico. Por ejm, mediante termogravimetría (TG) se puede conocer si el material es puro o contiene cargas u otras materias inorgánicas. La estructura amorfa o cristalina de los termoplásticos se observa claramente mediante DSC, así como la °T de fusión, en el caso de los parcialmente cristalinos, la °T de transición vítrea, el calor específico, entalpías de fusión etc. La determinación del índice de fluidez proporciona información sobre el peso molecular del polímero y su fluidez en estado fundido; y otra de las características interesantes en vista a una aplicación práctica es la °T de reblandecimiento del material, la cual nos da una idea sobre el intervalo de °T de uso. Esta °T la podemos obtener mediante el método Vicat, análisis termomecánico o deflexión bajo carga.

ANALIZADOR TERMICO DIFERENCIAL

DTA-50

STA 449 F1 Jupiter® – TG-DSC Simultáneo

Envejecimiento acelerado - Estos ensayos sirven de gran ayuda para conocer la potencial duración y/o comportamiento de una pieza o producto acabado, cuando están sometidos a un ambiente o condiciones determinadas. Dependiendo de la estructura del plástico y del medio en el que se encuentre, éste se comportará de forma diferente. Utilizando cámaras de ensayo (niebla salina, cámara climática y de envejecimiento a la luz) se puede reproducir la influencia de la radiación solar, la temperatura, la lluvia, la humedad, etc. y comprobar si el material se degrada, cambia de color, si presenta tensiones en su estructura, si el recubrimiento o pintura, si es el caso, es atacado o no está bien adherido, etc.

Ensayos climáticosEnsayos de envejecimiento de componentes de plástico a diferentes condiciones de temperatura y humedad.

Ensayo de resistencia a la luzEnsayos de simulación de envejecimiento a la

luz de componentes plásticos.

Otros ensayos:

DensidadAbsorción de agua:

Cuantifica el agua retenida en el termoplástico, realizadas por ejm. a 23°Cy por 24 horas.

Contenido de materiales volátiles:Cuantifica el contenido de cenizas en los plásticos; determina la variación de masa experimental del material al someterlo a calcinación.

Ensayos de color, brillo y transparencia:Utilizan un Colorímetro, brillómetro y un espectrofotómetro ultravioleta-visible.

Resistencia química.Propiedades eléctricas.