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Consejos técnicos para probadores, serie de plásticos #002: Densidad

¿Qué importancia tienen las Mediciones precisas de Densidad para los productos de calidad?

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Ejemplos de mediciones de densidad: 5,12 g/pulg3, 2,5 kg/m3, 4 babosas/pie3.

 

Para la mayoría de los polímeros la densidad es una constante; el polipropileno es de 0,90 g/cm3, el policarbonato es de 1,2 g/cm3, etc. La adición de cargas, como un colorante, talco o vidrio, cambiará la densidad; la incorporación de un modificador de impacto puede reducirla ligeramente, pero la densidad del polímero base no cambia. El polietileno (PE), sin embargo, puede fabricarse en una gama de densidades que están relacionadas con el espacio entre las cadenas de polímeros. El PE original que se creó en la década de 1930 sometiendo el gas etileno a presiones y temperaturas extremadamente altas era lo que hoy se llama PE de baja densidad (LDPE). No se llamó PEBD cuando se desarrolló por primera vez, porque no había otro tipo. Era simplemente polietileno. Era suave, flexible y resistente al agrietamiento; un sustituto perfecto de los materiales de goma que se utilizaban en aquella época.

  width=A mediados de la década de 1950, las nuevas tecnologías de catalizadores permitieron a los químicos de polímeros controlar la forma en que la cadena de polietileno crecía durante el proceso de polimerización. Las cadenas de polímero del LDPE contenían numerosas ramificaciones de longitudes variables que creaban importantes cantidades de espacio vacío entre las cadenas de polímero. Los nuevos catalizadores produjeron cadenas que estaban comparativamente libres de estas ramas laterales, dando lugar a una estructura lineal que permitía a las moléculas empaquetarse más estrechamente. Este empaquetamiento más estrecho aumentó las fuerzas intermoleculares entre las cadenas, lo que dio como resultado un material de mayor densidad que era notablemente más fuerte y mucho más rígido. También era menos dúctil, más frágil y susceptible de sufrir grietas por tensión, especialmente a bajas temperaturas. Con un control cada vez mayor de la reacción de polimerización, los químicos fueron capaces de variar la densidad del PE en una escala esencialmente continua, desde 0,912 g/cm3 hasta 0,975 g/cm3. Surgió un sistema de clasificación para clasificar las diferentes familias según su densidad. Copolímeros de baja, media y alta densidad.

A medida que los polímeros iban teniendo un impacto cada vez mayor en diversas industrias, los ingenieros aprendieron a seleccionar los materiales para las distintas aplicaciones en función del equilibrio de resistencia, rigidez y dureza que presentaba cada clase de polietileno. Incluso dentro de un mismo tipo, había un rango de densidad significativo de aproximadamente 0,014 g/cm3 a 0,017 g/cm3 que separaba los materiales de mayor y menor densidad. Dado que la densidad del PE puede controlarse y variar, debe especificarse como parte del proceso de selección del material.

Nuestro mundo depende de los plásticos. Para todo, desde las piezas de automóvil hasta las botellas de ketchup, la densidad del plástico moldeado es un indicador clave del rendimiento de dichas piezas. Los principales requisitos de desempeño, como la flexibilidad, la fuerza y la resistencia a las grietas, están relacionados con la densidad. La consideración de estas propiedades es importante durante el desarrollo del producto, en particular la densidad es útil para calcular la relación resistencia/peso. Tras los procesos de fabricación, la densidad puede utilizarse para confirmar la calidad del producto como medida de la consistencia de las piezas individuales y también puede proporcionar información adicional sobre el desempeño del propio equipo de fabricación.

LaDensidad para el control de calidad para determinar la consistencia de las piezas como prueba de control de calidad se ha convertido en una parte vital de la evaluación del material entrante. La medición de la densidad con una precisión de 10-4 g/cm3 se ha hecho necesaria. La determinación deDensidad consiste en pesar el material en aire y luego en un líquido de densidad conocida (normalmente agua o etanol). La consistencia de las materias primas, así como el propio proceso de producción. Por ejemplo, una burbuja de aire interna podría acabar provocando el fallo de una pieza al someterla a tensión o una variación de la materia prima se indicará con un cambio en la densidad que puede tener un efecto perjudicial en el funcionamiento de la pieza. Estos sucesos pueden dañar la reputación de un fabricante, provocar retiradas de productos e incluso suponer una amenaza para la seguridad de los consumidores. El muestreo de los materiales entrantes es una forma sencilla y rentable de controlar la calidad continua y de garantizar que las piezas funcionen como se espera.

La elección de la herramienta adecuada es fundamental para el control de calidad y la determinación de la densidad correcta. La mayor influencia y debilidad de la medición de la densidad en los laboratorios de control de calidad son las técnicas y procedimientos de medición incoherentes. Una herramienta digital capaz de eliminar los errores inherentes se convertirá en una herramienta inestimable para el control de calidad de sus materiales entrantes. Benjamín Franklin sabía de lo que hablaba cuando decía que «el tiempo es oro». Evidentemente, cuanto menos atención requiera un método por parte del operador, mejor podrá centrarse esta persona en otras tareas. Por lo tanto, para ahorrar tiempo al técnico de laboratorio, es muy útil proporcionar métodos de medición de la densidad que puedan automatizarse al máximo, manteniendo al mismo tiempo las posibles fuentes de error y las influencias negativas en la medición al mínimo.

 

El Densímetro Digital 21-10 DSG-1

El Densímetro Automático 21-10 DSG-1 de Toyo-Seiki es un instrumento de alta precisión que ofrece un funcionamiento automatizado, preciso y sencillo en casi cualquier entorno de laboratorio. Una balanza electrónica determina el peso específico del caucho, el plástico, la cerámica y otros materiales diversos con sólo pulsar un botón. La gravedad específica de la muestra puede leerse directamente en la pantalla del indicador de forma sencilla y fácil. El DSG-1 proporcionará a la empresa la precisión que requiere, así como la facilidad de uso necesaria para garantizar la fiabilidad de los resultados con diferentes operadores en los distintos lugares de producción. El método de cálculo se muestra en la figura 3.

  width=Figura 3

 

El DSG-1 mide la gravedad específica de una amplia gama de sustancias. En una operación sencilla – montar la muestra, pulsar el botón de inicio, desmontar la muestra. La operación completa puede realizarse en 20-30 segundos.

El DSG-1 tiene muchas opciones disponibles que aumentarán su precisión y facilidad de uso:

  • Un accesorio opcional permite medir la gravedad específica de los líquidos o la tasa de cambio de volumen para el caucho y otros materiales.
  • Sólo se necesitan unos 20 segundos para medir una muestra
  • Funcionamiento digital sencillo: montar la muestra, pulsar el botón de inicio, desmontar la muestra
  • Se utiliza agua destilada como líquido estándar, pero pueden utilizarse otros líquidos en función de los requisitos de la prueba
  • Numerosos accesorios disponibles para una mayor versatilidad en las pruebas
  • Introducción automática de la densidad del agua (sensor de temperatura) para el vaso estándar
  • Introducción automática de la densidad del agua (sensor de temperatura) para el vaso de doble pared
  • Introducción automática de la densidad del agua (sensor de temperatura) para el vaso de doble pared
  • Enfriador de bucle cerrado
  • Vaso termostático de tipo abierto (de doble pared) (para refrigerador de bucle cerrado)
  • Vaso termostático de tipo cerrado (de doble pared) (para refrigerador de bucle abierto)

El DSG-1 cumple las siguientes normas:
JIS Z 8807 (1976, 2012), JIS K 7112 (1980, 1999)»¦,Plástico, ISO 1183-1 (2012)