Los plásticos expuestos al agua se ven afectados de varias maneras:
Sin embargo, la exposición a la humedad, la inmersión en agua y la exposición al agua hirviendo pueden dar lugar a respuestas significativamente diferentes del material. El contenido de humedad en equilibrio permite comparar la cantidad de agua absorbida por diferentes tipos de plásticos al exponerse a la humedad. El contenido de humedad determinado en condiciones de desequilibrio permite comparar diferentes lotes del mismo material y determinar su constante de difusión, determinada en condiciones de exposición a la humedad de desequilibrio cuidadosamente controladas y al utilizar muestras de plástico de dimensiones específicas.
La norma "ISO 62 Plásticos - Determinación de la absorción de agua", desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO), describe un procedimiento para determinar las propiedades de absorción de humedad a través del espesor de plásticos sólidos en formas planas o curvas. Esta norma también describe procedimientos para determinar la cantidad de agua absorbida por muestras de plástico de dimensiones definidas al sumergirse en agua o exponerse a aire húmedo en condiciones controladas.
El coeficiente de difusión de humedad a través del espesor puede determinarse para un material monofásico asumiendo un comportamiento de difusión Fickiano con propiedades de sorción de humedad constantes en todo el espesor de la probeta. En la difusión Fickiana, se produce un flujo desde un nivel de concentración más alto hacia uno más bajo. Este modelo es válido para materiales homogéneos y compuestos reforzados de matriz polimérica ensayados por debajo de sus temperaturas de transición vítrea. Sin embargo, algunas matrices bifásicas, como las resinas epóxicas curadas, pueden requerir un modelo de sorción multifásica no contemplado en esta norma.
Idealmente, la mejor comparación de las propiedades de absorción de agua o los coeficientes de difusión de los materiales debería realizarse utilizando únicamente el contenido de humedad de equilibrio de los plásticos sometidos a las mismas condiciones. La comparación de materiales mediante sus propiedades de equilibrio de humedad no presupone, y por lo tanto no se limita a, el comportamiento de difusión fickiano monofásico.
Como alternativa, la absorción de agua de muestras de plástico de dimensiones definidas, sometidas a inmersión o humedad durante un período arbitrario en condiciones controladas, puede utilizarse para comparar diferentes lotes del mismo material o para realizar pruebas de control de calidad de un material específico. Para estas comparaciones, es esencial que todas las muestras de prueba tengan las mismas dimensiones y, en la medida de lo posible, las mismas propiedades físicas (p. ej., suavidad superficial, tensiones internas). Sin embargo, el equilibrio de humedad no se alcanza en estas condiciones. Por lo tanto, los resultados de estas pruebas no pueden utilizarse para comparar las propiedades de absorción de agua de diferentes tipos de plásticos. Se recomienda realizar pruebas simultáneas para obtener resultados más fiables.
Los resultados obtenidos mediante los métodos descritos en esta norma internacional son válidos para la mayoría de los plásticos, pero no para plásticos celulares, gránulos o polvos, que pueden presentar efectos adicionales de absorción y capilaridad. La exposición de los plásticos a la humedad en condiciones controladas durante períodos específicos permite realizar comparaciones relativas entre ellos. Las pruebas descritas para determinar el coeficiente de difusión pueden no ser aplicables a todos los plásticos.
Las muestras de prueba se sumergen en agua destilada a 23 °C o en agua destilada hirviendo durante períodos específicos, o se exponen a una humedad relativa del 50 por ciento a temperaturas específicas. La cantidad de agua absorbida por cada muestra de prueba se determina midiendo su cambio de masa, es decir, la diferencia entre su masa inicial y su masa después de la exposición al agua, y este cambio se expresa como un porcentaje de la masa inicial. Si es necesario, también se puede determinar la cantidad de agua perdida después del secado de las muestras. En algunas aplicaciones, pueden ser necesarios niveles de humedad relativa del 70 al 90 por ciento y temperaturas de 70 a 90 °C. Se pueden utilizar humedades relativas y temperaturas más altas que las recomendadas en esta norma por acuerdo entre las partes involucradas. Cuando se utilicen condiciones de humedad relativa y temperatura diferentes a las recomendadas, se debe incluir una descripción completa de estas condiciones (con las tolerancias apropiadas) en el informe de prueba.
En estas pruebas se utilizan principalmente los siguientes equipos:
Se deben analizar al menos tres probetas por cada material evaluado. Las probetas de las dimensiones deseadas se pueden preparar mediante moldeo o extrusión. Los métodos empleados para preparar todas las probetas deben incluirse en el informe de ensayo.
Los resultados de este método pueden verse afectados por los efectos superficiales. En algunos materiales, se pueden obtener resultados diferentes entre muestras moldeadas y muestras cortadas de una lámina más grande. Cualquier contaminante en la superficie de la muestra de prueba que pueda afectar la absorción de agua debe eliminarse con un producto de limpieza que no dañe el plástico. El grado de daño debe determinarse según la norma ISO 175.
Tras la limpieza, las muestras deben secarse durante al menos dos horas a 23 °C y 50 % de humedad relativa antes de comenzar la prueba. Se deben usar guantes limpios al manipular las muestras para evitar la contaminación. El agente de limpieza no debe afectar la absorción de agua. Los efectos del agente de limpieza pueden ignorarse al determinar el contenido de humedad de equilibrio.
Las muestras deben secarse cuidadosamente antes de la prueba. Por ejemplo, a 50 °C, se requiere un tiempo de secado de uno a diez días; el tiempo exacto depende del grosor de la muestra. Se utilizan al menos 8 ml, pero no menos de 300 ml, de agua destilada por cada centímetro cuadrado de la superficie total de la muestra de prueba. Esto evita una concentración excesiva de cualquier producto de extracción en el agua durante la prueba. Cada conjunto de tres muestras de prueba se coloca en un recipiente aparte y se sumerge completamente en agua o se expone a una humedad relativa del 50 %.
Si se van a analizar varias muestras de la misma composición, se pueden colocar juntas en el mismo recipiente añadiendo al menos 300 ml de agua. Sin embargo, en este caso, es inaceptable y debe evitarse un contacto superficial significativo entre las muestras o con las paredes del recipiente. Las rejillas de acero inoxidable pueden ayudar a mantener una separación aceptable entre las muestras. Para muestras con una densidad inferior a la del agua, se sumergen colocándolas en una cesta de alambre de acero inoxidable conectada a un peso de anclaje mediante un alambre de acero inoxidable. Debe evitarse el contacto superficial del peso de anclaje con las muestras.
De acuerdo con esta norma, se aplican los siguientes métodos de ensayo:
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