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Oct 04, 2023

Cómo mitigar el crecimiento lento de grietas en piezas de plástico moldeadas y extruidas

Norberto Gorrión | ene 11, 2019 Plásticos utilizados en productos de larga vida

Norberto Gorrión | 11 de enero de 2019

Los plásticos utilizados en productos con una expectativa de vida prolongada pueden ser propensos al crecimiento lento de grietas (SCG). El SCG puede precipitarse por el diseño del producto, la selección de materiales, los métodos de producción y el entorno en el que se utiliza la pieza o el dispositivo. Por ejemplo, el cambio hacia productos químicos más agresivos para desinfectar dispositivos médicos y reducir la tasa de infecciones adquiridas en hospitales está provocando grietas por tensión o agrietamiento en las piezas de plástico a un ritmo cada vez mayor. Christian Herrild, director de estrategia de crecimiento de Teel Plastics (Baraboo, WI) profundizará en las causas de SCG en dispositivos médicos y sugerirá formas en que los diseñadores y fabricantes pueden mitigar este fenómeno durante una sesión de conferencia en el próximo Evento Medical Design & Manufacturing (MD&M) West y PLASTEC West en Anaheim, CA. Recientemente compartió una vista previa de su presentación conPlásticosHoy.

El agrietamiento de los plásticos es lento en términos químicos y requiere un estrés sostenido, explicó Herrild. Si bien no es un evento instantáneo causado por un impacto o torsión, por ejemplo, aún puede ocurrir de manera relativamente rápida, incluso en menos de un día en algunos casos. "Este modo de falla es inherente a cualquier tipo de plástico extruido o moldeado que se encuentre en un estado de tensión", dijo Herrild.

El estrés en una pieza moldeada por inyección se origina en la forma en que se moldea o ensambla, dijo Herrild. En los productos extruidos, "se ve en aplicaciones de tipo bobina y clip o aquellas que implican trenzado o sujeción, donde algo se sujeta con clips o sobre accesorios", explicó. Algunos polímeros, agregó Herrild, son más vulnerables a la tensión residual y se agrietarán más rápido que otros. De ello se deduce que la selección adecuada de polímeros es la herramienta principal para prevenir la SCG.

Rara vez se ve SCG en muchos polímeros comunes, especialmente para tubos, según Herrild. "El PVC flexible y algunos de los uretanos y elastómeros termoplásticos son muy resistentes al SCG. A menos que coloque la pieza o el dispositivo en algún tipo de situación extrema (exposición a ciertos productos químicos o torcedura de la tubería), es muy poco probable que vea grietas en condiciones normales de uso", dijo Herrild.

SCG es un proceso molecular que no implica cambios químicos en el polímero. Herrild lo describe como "desenredo de cadena molecular", por el cual las ramas del polímero se separan. "Algunos desinfectantes penetran muy bien en los polímeros y reducen la energía de activación del agrietamiento por tensión, lo que facilita que las ramas del polímero se separen. Algunos polímeros manejan bien los desinfectantes y otros no los toleran en absoluto. Si sabe el tipo de desinfectante que es su dispositivo probable que se enfrente, puede seleccionar un material que lo resista", dijo HerrildPlásticosHoy.

Si está obligado a usar un material específico, el procesamiento posterior y el recocido pueden ayudar a minimizar la aparición de SCG. "Debe emplear los principios de diseño de moldes adecuados para no estar diseñando accidentalmente con mucha tensión. El apriete excesivo de los tornillos es un problema, al igual que el enfriamiento desigual que causa una ligera deformación que se soluciona en el ensamblaje. Si le gusta hacer una limpieza previa al ensamblaje con alcohol isopropílico, que es una práctica estándar para algunos OEM, debe evaluar si eso es realmente necesario. La exposición a ese solvente puede reducir la energía de activación para comenzar la formación de grietas, lo que hace que la pieza sea más susceptible a agrietamiento del término", dijo Herrild.

Con respecto a los tubos, la conversación generalmente se reduce a preguntas sobre la concentración del estrés, agregó Herrild. "¿Cuál es el radio de la bobina? ¿El radio de curvatura del empaque? Si tiene clips, ¿tienen bordes afilados?"

Herrild dijo que ha observado una serie de acciones correctivas tomadas en relación con los dispositivos médicos que experimentan SCG. "Hay quejas sobre dispositivos que fallan prematuramente y no cumplen con su vida útil final esperada. Ese es definitivamente un problema que los procesadores de plásticos pueden ayudar a abordar a los OEM", dijo Herrild.

La selección de polímeros y la asistencia en el diseño de piezas forman parte de la cartera de servicios de su empresa. Además de la extrusión, la creación rápida de prototipos, el ensamblaje y algunos servicios de diseño y desarrollo y fabricación subcontratada, Teel Plastics agregó recientemente el moldeo por inyección a sus ofertas hace unos seis meses.

"Trajimos cuatro máquinas de moldeo por inyección y contratamos ingenieros adicionales y personal de calidad para apoyar esta iniciativa", dijo Herrild. Actualmente, la empresa utiliza máquinas Arburg de 110, 165 y 350 toneladas. Las máquinas de moldeo por inyección más pequeñas son todas eléctricas, mientras que la máquina de 350 toneladas es un híbrido para ejecutar productos de mayor cavitación o mayor volumen, dijo Herrild. "Alrededor de la mitad de los moldes aprobados actualmente son médicos, y estamos trabajando para ofertar negocios adicionales para el moldeado, principalmente en el mercado médico", agregó. Indudablemente, ese será un tema de conversación clave en el stand de la compañía (#2184) en MD&M West/PLASTEC West el próximo mes. Con la adición de capacidades de moldeo por inyección, Teel Plastics se está posicionando más que nunca como un socio subcontratado para OEM médicos, dijo Herrild.

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