Método de prueba estándar ASTM E1559-09 para las propiedades de desgasificación de contaminación de materiales de naves espaciales

La norma “ASTM E1559-09 Método de prueba estándar para propiedades de desgasificación de contaminación de materiales de naves espaciales” desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba que incluye una técnica de generación de datos para caracterizar la cinética de liberación de productos de desgasificación de los materiales. Esta técnica determina tanto el flujo de masa total emitido por un material cuando se expone a un entorno de vacío como su deposición en superficies mantenidas a diversas temperaturas especificadas.

Este método de prueba incluye un aparato de prueba y procedimientos operativos asociados para evaluar el flujo másico total a través de un material expuesto a temperaturas entre 298 y 398 K. Las presiones fuera de la celda de efusión de muestra son inferiores a 7 x 10 Pa. Las tasas de deposición se miden durante las pruebas de desgasificación del material. Se incluye un procedimiento de prueba para recopilar datos y un método de prueba para procesar y presentar los datos recopilados.

Este método de prueba se puede utilizar para generar los datos necesarios para respaldar los modelos matemáticos utilizados para predecir la formación, migración y acumulación de contaminantes moleculares. Se pueden probar todo tipo de materiales orgánicos, poliméricos e inorgánicos. Estos incluyen compuestos de relleno de polímero, espumas, elastómeros, películas, cintas, aislamientos, tubos termorretráctiles, adhesivos, revestimientos, telas, hilos de amarre y lubricantes.

Hay dos métodos de prueba en esta norma. El método de prueba A utiliza temperaturas estándar de muestra y colector. El método de prueba B permite flexibilidad en las temperaturas de muestra y colector especificadas por el usuario, la geometría del material y de la prueba, y las microbalanzas de cristal de cuarzo especificadas por el usuario.

Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:

• El cristal tallado AT se refiere a la orientación del cristal de cuarzo que minimiza el coeficiente de temperatura (cambio de frecuencia con la temperatura) en un amplio rango de temperaturas.
• Una mezcla azeotrópica se refiere a una solución cuya composición no cambia con la destilación de dos o más líquidos.
• El material condensable volátil recolectado es la cantidad de sustancia gaseosa eliminada de una muestra de prueba que se condensa en un colector mantenido a una temperatura constante específica durante un período de tiempo específico y se mide antes de la prueba y fuera de la cámara de prueba.
• La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es una técnica en la que se mide la diferencia entre la energía aportada a una sustancia y un material de referencia en función de la temperatura mientras la sustancia y el material de referencia están sujetos a un programa de temperatura controlado.
• Una celda de efusión es un recipiente colocado al vacío, en el que se puede colocar una muestra de material y calentarla a una temperatura específica.

El aparato de prueba descrito en este método de prueba está diseñado para medir datos de tasa de desgasificación utilizados para desarrollar expresiones cinéticas para su uso en modelos que predicen la evolución de contaminantes moleculares y la migración y deposición de estos contaminantes en superficies de naves espaciales. Este método de prueba puede caracterizar materiales que contienen especies volátiles que se desgasificarán en condiciones de temperatura y vacío. Las microbalanzas de cristal de cuarzo utilizadas en este método de prueba proporcionan una técnica sensible para medir cantidades muy pequeñas de masa acumulada. Además de proporcionar datos para expresiones cinéticas, los datos reducidos también se pueden utilizar para comparar el comportamiento de desgasificación de diferentes materiales con fines de selección de materiales.

Hay dos métodos de prueba en esta norma:

• El método de prueba A es un procedimiento estándar que utiliza configuraciones y temperaturas prescritas.
• El método de prueba B permite el uso de temperaturas, configuraciones y recubrimientos de superficie de colectores QCM específicos del sistema de la nave espacial.

Las mediciones se realizan colocando la muestra de material en una celda de efusión de manera que la corriente de desgasificación que sale del orificio de la celda incida sobre tres microbalanzas de cristal de cuarzo dispuestas para formar imágenes del orificio. La cuarta microbalanza de cristal de cuarzo es opcional. La celda de efusión se mantiene a temperatura constante en una cámara de alto vacío y tiene un pequeño orificio dirigido hacia las microbalanzas de cristal de cuarzo. Las microbalanzas de cristal de cuarzo se controlan según temperaturas seleccionadas. La tasa total de desgasificación se determina a partir de la tasa de recolección en una microbalanza de cristal de cuarzo crioenfriada. Al final de la prueba isotérmica, las microbalanzas de cristal de cuarzo se calientan de manera controlada para determinar las características de evaporación de los depósitos.

La celda de efusión se carga en la cámara de prueba principal desde la cámara de bloqueo al vacío y se coloca a una distancia y un ángulo fijos con respecto a las superficies de la microbalanza de cristal de cuarzo. La temperatura de la celda de efusión se controla para garantizar un calentamiento continuo y uniforme de la muestra. La cámara de bloqueo al vacío es un dispositivo que garantiza que la muestra de prueba se inserte correctamente en el alto vacío de la cámara de prueba principal. El uso de la cámara de bloqueo para cargar y descargar muestras evita la pérdida de vacío en la cámara principal y reduce la necesidad de liberar el vacío antes de cada prueba.

Nuestra organización, que lleva años intentando apoyar a empresas de todos los sectores con una amplia gama de estudios de pruebas, mediciones, análisis y evaluación que ha llevado a cabo, cuenta con un personal sólido que sigue de cerca los desarrollos en el mundo en el campo de la ciencia y la tecnología y se mejora constantemente. En este contexto, también se prestan servicios de pruebas a empresas de acuerdo con la norma "ASTM E1559-09 Método de prueba estándar para propiedades de desgasificación de contaminación de materiales de naves espaciales".