Introducción
Las piezas fabricadas con materiales poliméricos se utilizan ampliamente en todos los ámbitos en los que la reducción de peso y la producción rentable desempeñan un papel decisivo. Aunque las piezas de moldeo por inyección fabricadas con materiales termoplásticos se utilizan en la industria del automóvil desde hace décadas, la demanda de soluciones ligeras para los automóviles modernos sigue aumentando. Especialmente para el desarrollo de vehículos eléctricos y para reducir las emisiones deCO2, cada vez se utilizan más componentes de automoción fabricados con materiales ligeros.
El mayor uso de plásticos requiere un medio para garantizar la calidad y estabilidad constantes de las piezas. En este sentido, el análisis de materiales desempeña un papel fundamental. Las propiedades mecánicas de las piezas se ven influidas significativamente por muchos pasos del proceso. Por ejemplo, el simple hecho de pintar un plástico puede cambiar sus propiedades físicas hasta el punto de que, En el peor de los casosEn relación con un reactor químico, el peor escenario posible es la situación en la que la producción de temperatura y/o presión causada por la reacción se descontrola.en el peor de los casos, falle cuando se exponga a una carga razonable. Por tanto, es importante garantizar la calidad constante de los materiales a lo largo de todo el proceso de fabricación, de principio a fin. Los métodos de análisis térmico, como la calorimetría diferencial de barrido (DSC), son herramientas ideales para cuestiones como ésta. En el caso que nos ocupa, un componente de la carcasa fabricado con poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio mostró fragilización en el gancho del clip durante la conexión con las juntas del clip. Durante la instalación de la pieza, el clip se rompió. Para este tipo de fallos, es crucial examinar todos los factores que pueden influir a lo largo de la cadena de fabricación.
Resultados de las pruebas
El análisis DSC de la pieza dañada y de una pieza de control iO identificó rápidamente la causa del fallo. Las curvas DSC se presentan en la figura 1. Para el análisis de la composición del material, se evalúan siempre las curvasdel 2º calentamiento, ya que los efectos del historial térmico ya no están presentes. Junto con la transición vítrea de la muestra a 50,9°C, la pieza de control (curva verde) mostró una endotermia de fusión a 221°C con una entalpía de fusión de 53,7 J/g (típica para la PA 6 pura). La parte de niO (dañada), sin embargo, mostró un comportamiento sensiblemente diferente, con una temperatura pico a 215°C y una entalpía de 45,2 J/g.
El perfil de fusión de la pieza de niO, mostrado a escala ampliada en la figura 2, también muestra un segundo pico a 239°C. Los resultados de las mediciones DSC revelan que el material de la pieza dañada ya no es Poliamida 6 pura sino, más bien, una mezcla de Poliamida 6 y Poliamida 66. Estos dos componentes pueden formar un eutéctico, lo que explica el desplazamiento de la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión de la pieza de niO. Estos dos componentes pueden formar un eutéctico, lo que explica el desplazamiento de la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión de 221°C (PA 6 pura) a 215°C (PA 6 + PA 66). Las diferencias entre las dos muestras también pueden observarse en sus distintos perfiles de CristalizaciónCrystallization is the physical process of hardening during the formation and growth of crystals. During this process, heat of crystallization is released.cristalización durante el enfriamiento (figura 3)
En el análisis DSC, la cristalización se observa como un efecto ExotérmicoA sample transition or a reaction is exothermic if heat is generated.exotérmico. La escala ampliada de la figura 4 muestra además una mayor temperatura de inicio de la cristalización del material de la parte iO a 217°C, en comparación con los 203°C de la muestra de PA6 pura. El área del pico también es menor para la parte iO.
Conclusión
Este ejemplo demuestra claramente que la composición del material tiene una influencia mensurable en las propiedades de una pieza acabada y que se pueden evitar fallos utilizando el análisis térmico para controlar la calidad de la materia prima. El control de calidad puede realizarse con relativamente poco esfuerzo utilizando el análisis térmico mediante DSC.